Vzorkování a optimalizace designu v kvantitativní histologii

• Thesis title in Czech: Vzorkování a optimalizace designu v kvantitativní histologii
• Thesis title in English: Optimizing sampling efficiency of histological quantification
• Key words: mikrofotografie; kvantitativní mikroskopie; stereologie; vzorkování
• English key words: photomicrography; quantitative microscopy; stereology; sampling
• Academic year of topic announcement: 2024/2025
• Thesis type: dissertation
• Thesis language: čeština
• Department: Ústav histologie a embryologie (14-40)
• Supervisor: prof. MUDr. Mgr. Zbyněk Tonar, Ph.D.

Guidelines

Uchazeč vypracuje rešerši na téma práce. Aktivně ovládne metody potřebné pro výzkum, konkrétně pak: mikroskopii ve světlém poli a fluorescenční a konfokální mikroskopii; skenování histologických preparátů; zpracování tkáňových bločků v laboratoři a výrobu histologických preparátů včetně imunohistochemických protokolů; mikrofotografii; stereologickou kvantifikaci počtů, délek, ploch a objemů mikroskopických objektů pomocí geometrických mřížek; popisnou statistiku a testování statistických hypotéz; analýzu síly testu (power sample analysis). Důkladně ovládne mikroskopickou anatomii orgánových systémů lidského těla a hlavních zvířecích modelů v biomedicíně. Osvojí si zásady designu experimentů v histologii. Ovládne anglický jazyk v mluvené i psané forma minimálně na úrovni B2, lépe C1. Osvojí si zásady sepisování vědecké publikace, zejména pak přehled současného poznání v oboru, jasnou formulaci výzkumné otázky, reprodukovatelný popis metodických postupů, jasnou prezentaci a dokumentaci dat, interpretaci jejich významu a formulaci závěrů. Bude platným spolupracovníkem týmu školicího pracoviště i externích spolupracovníků. Publikuje originální výsledky své práce v mezinárodně uznávaných časopisech a bude je přednášet na tuzemských i mezinárodních konferencích. Podá žádost o studentský grant GAUK a naučí se zásadám získávání, vedení a obhajoby vědeckých projektů. Cílem uchazeče bude, stát se plně kompetentním, samostatným a mezinárodně konkurenceschopným vědeckým pracovníkem v oblasti kvantitativní histologie.

References

Gundersen HJ, Osterby R (1981). Optimizing sampling efficiency of stereological studies in biology: or 'do more less well!'. Journal of Microscopy, 121, 65–73. doi: 10.1111/j.1365–2818.1981.tb01199.x.

Gundersen HJG, Vedel Jensen EB, Kieu K, Nielsen J (1999). The efficiency of systematic sampling in stereology reconsidered. Journal of Microscopy, 193, 199–211. doi: 10.1046/j.1365–2818.1999.00457.x

Jiřík M, Bartoš M, Tomášek P, Malečková A, Kural T, Horáková J, Lukáš D, Suchý T, Kochová P, Hubálek Kalbáčová M, Králíčková M, Tonar Z. (2018). Generating standardized image data for testing and calibrating quantification of volumes, surfaces, lengths, and object counts in fibrous and porous materials using X–ray microtomography. Microscopy Research and Techniques, 81, 551–568. doi:10.1002/jemt.23011.

Kolinko Y, Malečková A, Kochová P, Grajciarová M, Blassová T, Kural T, Trailin A, Červenková L, Havránková J, Vištejnová L, Tonarová P, Moulisová V, Jiřík M, Zavaďáková A, Tichánek F, Liška V, Králíčková M, Witter K, Tonar Z (2021). Using virtual microscopy for the development of sampling strategies in quantitative histology and design-based stereology. Anat Histol Embryol. In Press. doi: 10.1111/ahe.12765.

Tschanz S, Schneider JP, Knudsen L (2014). Design–based stereology: Planning, volumetry and sampling are crucial steps for a successful study. Annals of Anatomy 196, 3–11. doi:10.1016/j.aanat.2013.04.011

Preliminary scope of work

Pro kvantifikaci v histologii se obvykle využívá jen malá část studovaných tkáňových vzorků. Provádíme tedy víceúrovňový odběr vzorků, tkáňových bločků, řezů a zorných polí (fields of view, FOV) v oblastech zájmu (region on interest, ROI). Obecně platí, že všechny části studovaných orgánů by měly mít stejnou pravděpodobnost, že budou vzaty v úvahu, tj. odběr vzorků by měl být na všech úrovních nevychýlený výběrem. Cílem studie bude poskytnout údaje o prostorovém rozložení různých složek tkáně, jako jsou buňky a mezibuněčná hmota na jednotlivých úrovních vzorkování. Výsledky budou formulovány jako doporučení strategie výběru pro nejběžnější situace, jako je vyčerpávající vzorkování ROI, vzorkování ROI různých velikostí, vzorkování stejných ROI pro více histologických metod, vzorkování více ROI s proměnlivou intenzitou nebo s použitím různých cílů, vícestupňové vzorkování a virtuální vzorkování celého preparátu. Budou uvedena doporučení pro optimalizaci účinnosti histologické kvantifikace, aby se zabránilo nadměrnému nebo nedostatečnému vzorkování. Materiálem budou pilotní či reálné studie prováděné na školícím pracovišti.

Preliminary scope of work in English

Only a fraction of specimens under study are usually selected for quantification in histology. Multilevel sampling or tissue probes, slides, and fields of view (FOVs) in the regions of interest (ROIs) are required. In general, all parts of the organs under study should be given the same probability to be taken into account, i.e., the sampling should be unbiased on all levels. The objective of the study will be to provide data on spatial distribution of various tissue components, such as cells, and extracellular matrix, in the context of developing sampling strategies of FOVs for stereological quantification. The outcomes will be formulated as implications for the most common situations, such as exhaustive sampling of ROIs, sampling ROIs of different sizes, sampling the same ROIs for multiple histological methods, sampling more ROIs with variable intensities or using various objectives, multistage sampling, and virtual whole-slide sampling. Recommendations will be given in order to optimize the efficiency of histological quantification to prevent oversampling or undersampling. The data and material will be taken from ongoing exerimental studies performed at the Dpt. of Histology and Embryology.