萊斯大學(xué)生物工程師開發(fā)了一種工具，用于標(biāo)準(zhǔn)化通過流式細(xì)胞儀獲得的數(shù)據(jù)，流式細(xì)胞儀是分析活細(xì)胞的最廣泛使用的儀器之一。Jeffrey Tabor的Rice實(shí)驗(yàn)室發(fā)布了FlowCal，這是一個(gè)開源軟件包，可以提高研究人員定量比較流式細(xì)胞儀數(shù)據(jù)的能力。該軟件詳見美國化學(xué)學(xué)會(huì)期刊ACS Synthetic Biology。

“這是一種急需的軟件工具，可幫助合成生物學(xué)中的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化，”Tabor說。“具體而言，它將允許不同實(shí)驗(yàn)室和不同出版物的生物學(xué)家將他們的測量結(jié)果相互比較。它應(yīng)該有助于將合成生物學(xué)從特設(shè)推進(jìn)到成熟的工程學(xué)科。”

實(shí)驗(yàn)室使用細(xì)胞計(jì)數(shù)法收集細(xì)胞內(nèi)流過儀器時(shí)生物過程的信息。“它可以在幾分鐘內(nèi)測量成千上萬個(gè)細(xì)胞的熒光信號(hào)，”與John Sexton一起領(lǐng)導(dǎo)該項(xiàng)目的SebastiánCastillo-Hair說。兩人都是塔博爾實(shí)驗(yàn)室的研究生。“這很有用，因?yàn)闊晒庑盘?hào)代表了細(xì)胞中的許多東西。例如，在合成生物學(xué)中，熒光代表了遺傳電路的輸出。”該實(shí)驗(yàn)室編程細(xì)胞中的遺傳電路 - 電子電路的生物等效物 - 來感知，計(jì)算和響應(yīng)其環(huán)境。熒光報(bào)告蛋白被放入電路中，因?yàn)樗鼈円子跈z測，并允許研究人員測量和調(diào)試電路的性能。

“我們可以從流式細(xì)胞儀中獲取大量信息，”Castillo-Hair說。“我們不僅可以獲得許多細(xì)胞的平均熒光;我們實(shí)際上獲得了每個(gè)細(xì)胞的熒光。這使我們?cè)谡麄€(gè)細(xì)胞群中得到了很好的熒光分布。并且有大量的生物信息可以從中提取出來。 “

生物工程師的問題在于，不同實(shí)驗(yàn)室 - 甚至同一實(shí)驗(yàn)室的不同儀器 - 的結(jié)果無法進(jìn)行定量比較。

流式細(xì)胞儀產(chǎn)生數(shù)據(jù)，研究人員稱之為“任意單位”，受到儀器品牌及其設(shè)置和校準(zhǔn)等變量的影響。通過使用市售的校準(zhǔn)顆粒來建立基線，可以將這些單元轉(zhuǎn)化為更標(biāo)準(zhǔn)化的“等效熒光團(tuán)分子”，以便進(jìn)行比較。但由于沒有方便的非專有工具來執(zhí)行校準(zhǔn)，因此任意單位都無法匹配。

所以這個(gè)項(xiàng)目是出于挫折而誕生的。“我們都有更傳統(tǒng)工程學(xué)科的背景，”Castillo-Hair說。“我來自機(jī)械工程; John來自電氣工程。我們熟悉的數(shù)字實(shí)際意味著什么。”

“我們是工程師的核心，我們需要對(duì)我們構(gòu)建的東西進(jìn)行描述，”Sexton補(bǔ)充道。“到目前為止，在這個(gè)領(lǐng)域，我們一直在玩我們自己的沙箱，這對(duì)于那些試圖拿走其他人制作并在你自己的研究中使用它們的人來說非常令人沮喪。我們很清楚，我們需要在任何地方使用相同的尺度。“

“這個(gè)軟件是一大步，”Castillo-Hair說。“它允許您將基因表達(dá)單位引用到一個(gè)常用數(shù)字，即使使用了完全不同的儀器設(shè)置，您也很容易將其與其他人在實(shí)驗(yàn)室中測量的數(shù)字進(jìn)行比較。通過一些額外的步驟，來自不同儀器的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室也可以變得可比。“

為了讓大量研究人員能夠訪問該程序，該程序旨在與Microsoft Excel一起使用，Rice團(tuán)隊(duì)為此設(shè)計(jì)了模板。準(zhǔn)備好簡單的Excel文件后，F(xiàn)lowCal將從校準(zhǔn)粒子中讀取和處理數(shù)據(jù)。然后，該信息用于將細(xì)胞熒光轉(zhuǎn)換為校準(zhǔn)單位。最后，程序生成一個(gè)Excel文件，其中包含細(xì)胞熒光統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和一組校準(zhǔn)顆粒和細(xì)胞樣本。

Sexton表示，F(xiàn)lowCal已成為Tabor實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)工具。“這很容易使用，即使沒有任何編程知識(shí)的人也能很快得到它，”他說。

研究人員使用常見的Python語言編寫FlowCal，并鼓勵(lì)其他人添加或修改它以滿足自己的需要。“如果其他人想加入它，我們很容易合作，”塞克斯頓說。“我們樂于接受反饋。”