Development and Application of Analytical Tools for Calcium Signaling Dynamics in MDCK-II Cells

Autor: Israelsson, Hanna
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2023
Předmět:
Druh dokumentu: Text
Popis: Calcium, a pivotal ion in various human signaling pathways, holds significant relevance in cancer research and treatment. Investigating the transmission of spontaneous calcium signals between cells and understanding how they are influenced by different treatments is therefore an interesting area of study. This master's thesis presents a newly developed tool designed for analyzing intracellular calcium concentration [Ca2+] fluctuations. The tool encompasses a cell segmentation model, tracking algorithms, nearest neighbor identification, mean intensity measurement, and calculations of dominant frequency of [Ca2+] oscillations and signal correlation among neighboring cells. The tool was applied to fluorescence microscopy images of Madin-Darby Canine Kidney II cells expressing GCaMP6m and either treated with the cardiac glycoside ouabain, a combination of ouabain and the gap junction blocker heptanol, or left untreated for comparison. Additionally, an exploration into the impact of connexin 43 (Cx43) transfection on [Ca2+] fluctuations was undertaken. The transfection rate for Cx43 did not reach a sufficient level, impeding a thorough analysis of its influence on [Ca2+] fluctuations. Furthermore, the investigation into dominant frequencies and signal correlation did not yield conclusive findings regarding the effects of ouabain and heptanol. Nevertheless, a foundational tool for analysis has been developed, with the potential for expansion to analyze more aspects calcium signaling and application to additional cell types and treatments.
Kalcium, en central jon i olika signalvägar hos människan, spelar en viktig roll inom cancerforskning och -behandling. Att undersöka överföringen av spontana kalciumsignaler mellan celler och förstå hur dessa påverkas av olika behandlingar är därav ett intressant studieområde. I denna masteruppsats presenteras ett nyutvecklat verktyg utformat för att analysera variationer i intracellulär kalciumkoncentration [Ca2+]. Verktyget omfattar en cellsegmenteringsmodell, spårningsalgoritmer, identifiering av närmaste grannar, medelintensitetsmätning, beräkningar av dominant frekvens för oscillationer i [Ca2+] samt korrelation i dessa variationer mellan närliggande celler. Verktyget tillämpades på fluorescensmikroskopibilder av Madin-Darby Canine Kidney II-celler som uttryckte GCaMP6m och antingen hade behandlats med hjärtglykosiden ouabain, en kombination av ouabain och gap junction-blockeraren heptanol eller lämnats obehandlade för jämförelse. Dessutom undersöktes hur variationerna i [Ca2+] påverkades om cellerna transfekterades med konnexin 43 (Cx43). Andelen celler per prov som genomgick lyckad transfektion av Cx43 nådde aldrig upp till önskade nivåer, vilket förhindrade närmare analys av påverkan på [Ca2+]. Undersökningen av dominanta frekvenser och korrelation i signaler gav inte heller några entydiga svar på hur ouabain och heptanol påverkar [Ca2+]. Likväl har ett grundläggande verktyg för analys utvecklas, som har potential att utvidgas till analys av fler aspekter av kalciumsignalering och tillämpning på fler celltyper och behandlingar.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
Externí odkaz: