Development of a facile method to compute collagen network pathological anisotropy using AFM imaging
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Type I collagen, a fundamental extracellular matrix (ECM) component, is pivotal in maintaining tissue integrity and strength. It is also the most prevalent fibrous biopolymer within the ECM, ubiquitous in mammalian organisms. This structural protein provides essential mechanical stability and resilience to various tissues, including tendons, ligaments, skin, bone, and dentin. Collagen has been structurally investigated for several decades, and variation to its ultrastructure by histology has been associated with several pathological conditions. The current study addresses a critical challenge in the field of collagen research by providing a novel method for studying collagen fibril morphology at the nanoscale. It offers a computational approach to quantifying collagen properties, enabling a deeper understanding of how collagen type I can be affected by pathological conditions. The application of Fast Fourier Transform (FFT) coupled with Atomic Force Microscope (AFM) imaging distinguishes not only healthy and diseased skin but also holds potential for automated diagnosis of connective tissue disorders (CTDs), contributing to both clinical diagnostics and fundamental research in this area. Here we studied the changes in the structural parameters of collagen fibrils in Ehlers Danlos Syndrome (EDS). We have used skin extracted from genetically mutant mice that exhibit EDS phenotype as our model system (Col1a1Jrt/+ mice). The collagen fibrils were analyzed by AFM based descriptive-structural parameters, coupled with a 2D Fast Fourier Transform(2D-FFT) approach that automated the analysis of AFM images. In addition, each sample was characterized based on its FFT and power spectral density. Our qualitative data showed morphological differences in collagen fibril clarity (clearness of the collagen fibril edge with their neighbouring fibri), D-banding, orientation, and linearity. We have also demonstrated that FFT could be a new tool for distinguishing healthy from tissues with CTDs by measuring the disorganization of fibrils in the matrix. We have also employed FFT to reveal the orientations of the collagen fibrils, providing clinically relevant phenotypic information on their organization and anisotropy. The result of this study can be used to develop a new automated tool for better diagnosis of CTDs.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,004 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».