Functional morphometric analysis in cellular behaviors: Shape and size matter

Advanced Healthcare Materials

Volumn 2, Issue 9, 2013, Pages 1188-1197

  Yu, Haiyang ^a,b   Lim, Kee Pah ^a   Xiong, Sijing ^b   Tan, Lay Poh ^b   Shim, Winston ^a,c  

^a DEPARTMENT OF CARDIOLOGY   (Singapore)

^b NANYANG TECHNOLOGICAL UNIVERSITY   (Singapore)

^c DUKE NUS MEDICAL SCHOOL   (Singapore)

Author keywords

Cell behaviors; Cell shape; Morphology characterization; Shape analysis

Indexed keywords

CELL PROLIFERATION; CYTOLOGY;

CELL BEHAVIORS; CELL SHAPES; ENVIRONMENTAL INFLUENCES; MORPHOLOGICAL ADAPTATIONS; MORPHOLOGICAL CHARACTERIZATION; MORPHOLOGY CHARACTERIZATIONS; MORPHOMETRIC CHARACTERIZATION; SHAPE ANALYSIS;

CELLS;

CELL CULTURE; CELL FATE; CELL FUNCTION; CELL INTERACTION; CELL LINEAGE; CELL MATURATION; CELL PROLIFERATION; CELL SHAPE; CELL SIZE; CYTOSKELETON; EMBRYONIC STEM CELL; HUMAN; INTRACELLULAR SIGNALING; MESENCHYMAL STEM CELL; MORPHOGENESIS; MORPHOMETRICS; NONHUMAN; PLURIPOTENT STEM CELL; PRIORITY JOURNAL; QUALITATIVE ANALYSIS; QUANTITATIVE ANALYSIS; REVIEW;

CELL BEHAVIORS; CELL SHAPE; MORPHOLOGY CHARACTERIZATION; SHAPE ANALYSIS;

ADIPOCYTES; ANIMALS; CELL DIFFERENTIATION; CELL LINEAGE; CELL MOVEMENT; CELL SHAPE; CELLULAR MICROENVIRONMENT; CYTOSKELETON; HUMANS; MESENCHYMAL STROMAL CELLS; MYOCYTES, CARDIAC; STEM CELLS;

EID: 84883663964     PISSN: 21922640     EISSN: 21922659     Source Type: Journal    
DOI: 10.1002/adhm.201300053     Document Type: Review

References (131)

1. V. Vogel, M. Sheetz, Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2006, 7, 265.
2. D. A. Puleo, L. A. Holleran, R. H. Doremus, R. Bizios, J. Biomed. Mater. Res. 1991, 25, 711.
3. A. Parfitt, Calcified Tissue Int. 1984, 36, S123.
4. F. M. Gregoire, C. M. Smas, H. S. Sul, Physiol. Rev. 1998, 78, 783.
5. J. L. Zellner, F. G. Spinale, D. M. Eble, K. W. Hewett, F. A. Crawford, Circ. Res. 1991, 69, 590.
6. A. M. Gerdes, J. M. Capasso, J. Mol. Cell Cardiol. 1995, 27, 849.
7. A. Kocher, M. Schuster, M. Szabolcs, S. Takuma, D. Burkhoff, J. Wang, S. Homma, N. M. Edwards, S. Itescu, Nat. Med. 2001, 7, 430
8. C. S. Chen, M. Mrksich, S. Huang, G. M. Whitesides, D. E. Ingber, Science 1997, 276, 1425.
9. J. Meyers, J. Craig, J. O. David, Curr. Biol. 2006, 16, 1685.
10. S. Rello, J. C. Stockert, V. Moreno, A. Gámez, M. Pacheco, A. Juarranz, M. Canete, A. villanueva, Apoptosis 2005, 10, 201.
11. S. Arndt, J. Seebach, K. Psathaki, H.-J. Galla, J. Wegener, Biosens. Bioelectron. 2004, 19, 583.
12. M. L. Narro, F. Yang, R. Kraft, C. Wenk, A. Efrat, L. L. Restifo, Brain Res. 2007, 1138, 57.
13. T. Ziegler, R. Alexander, R. Nerem, Ann. Biomed. Eng. 1995, 23, 216.
14. G. Giannone, M. P. Sheetz, Trends Cell Biol. 2006, 16, 213.
15. C. K. Choi, M. T. Breckenridge, C. S. Chen, Trends Cell Biol. 2010, 20, 705.
16. A. Valenzuela-Fernández, J. R. Cabrero, J. M. Serrador, F. Sánchez-Madrid, Trends Cell Biol. 2008, 18, 291.
17. O. Destaing, F. Saltel, B. Gilquin, A. Chabadel, S. Khochbin, S. Ory, P. Jurdice, J. Cell Sci. 2005, 118, 2901.
18. J. A. Burdick, K. S. Anseth, Biomaterials 2002, 23, 4315.
19. F. Castro-Muñozledo, M. Marsch-Moreno, A. Beltràn-Langarica, W. Kuri-Harcuch, Differentiation 1987, 36, 211.
20. X. Jiang, S. Takayama, X. Qian, E. Ostuni, H. Wu, N. Bowden, P. LeDuc, D. E. Ingber, G. M. Whitesides, Langmuir 2002, 18, 3273.
21. A. Kumar, H. A. Biebuyck, G. M. Whitesides, Langmuir 1994, 10, 1498.
22. C. S. Chen, M. Mrksich, S. Huang, G. M. Whitesides, D. E. Ingber, Biotechnol. Prog. 1998, 14, 356.
23. R. Singhvi, A. Kumar, G. Lopez, G. Stephanopoulos, D. Wang, G. Whitesides, D. E. Ingber, Science 1994, 264, 696.
24. G. C. Reilly, A. J. Engler, J. Biomech. 2010, 43, 55.
25. S. A. Biela, Y. Su, J. P. Spatz, R. Kemkemer, Acta Biomaterialia 2009, 5, 2460.
26. K. Kulangara, K. W. Leong, Soft Matter 2009, 5, 4072.
27. W. Y. Yeong, H. Yu, K. P. Lim, K. L. G. Ng, Y. C. F. Boey, V. S. Subbu, L. P. Tan, Tissue Eng. Part C: Meth. 2010, 16, 1011.
28. H. Yu, S. Xiong, C. Y. Tay, W. S. Leong, L. P. Tan, Acta Biomater. 2012, 8, 1267.
29. H. Yu, C. Y. Tay, M. Pal, W. S. Leong, H. Li, H. Li, F. Wen, D. T. Leong, L. P. Tan, Adv. Healthcare Mater. 2012, 2, 442.
30. H. Yu, Y. S. Lui, S. Xiong, W. S. Leong, F. Wen, H. Nurkahfianto, S. Rana, D. T. Leong, K. W. Ng, L. P. Tan, Stem Cells Dev. 2013, 22, 136.
31. K. N. Dahl, A. J. S. Ribeiro, J. Lammerding, Circ. Res. 2008, 102, 1307.
32. C. H. Thomas, J. H. Collier, C. S. Sfeir, K. E. Healy, Proc. Natl. Acad. Sci. 2002, 99, 1972.
33. M. Versaevel, T. Grevesse, S. Gabriele, Nat. Commun. 2012, 3, 671.
34. A. J. Engler, S. Sen, H. L. Sweeney, D. E. Discher, Cell 2006, 126, 677.
35. D.-H. Kim, E. A. Lipke, P. Kim, R. Cheong, S. Thompson, M. Delannoy, K. Y. Suh, L. Tung, A. Levchenko, Proc. Natl. Acad. Sci. 2010, 107, 565.
36. R. McBeath, D. M. Pirone, C. M. Nelson, K. Bhadriraju, C. S. Chen, Dev. Cell 2004, 6, 483.
37. H. Yu, Y. S. Lui, S. Xiong, W. S. Leong, F. Wen, H. Nurkahfianto, S. Rana, D. T. Leong, K. W. Ng, L. P. Tan, Stem Cells Dev. 2013, 22, 136.
38. A. I. Medalia, Powder Technol. 1971, 4, 117.
39. V. Mikli, H. Kaerdi, P. Kulu, M. Besterci, Proc. Estonian Acad. Sci. Eng. 2001, 7, 22.
40. M. Pottler, S. Zierler, H. H. Kerschbaum, Neurosci. Lett. 2006, 410, 137.
41. K. Takahashi, S. Yamanaka, Cell 2006, 126, 663.
42. L. Ji, V. L. S. LaPointe, N. D. Evans, M. M. Stevens, Eur. Cell Mater. 2012, 23, 135.
43. M. Sonka, V. Hlavac, R. Boyle, Image Processing, Analysis, and Machine Vision, PWS Publishing, Pacific Grove, California 1999.
44. E. O. Brigham, R. Morrow, IEEE 1967, 4, 63.
45. S. Loncaric, Pattern Recognition 1998, 31, 983.
46. B. M. Palmer, R. Bizios, J. Biomech. Eng. Trans. ASME 1997, 119, 159.
47. K. Bieback, S. Kern, H. Klüter, H. Eichler, Stem Cells 2004, 22, 625.
48. K. R. Boheler, J. Czyz, D. Tweedie, H.-T. Yang, S. V. Anisimov, A. M. Wobus, Circ. Res. 2002, 91, 189.
49. M. Néchad, P. Kuusela, C. Carneheim, P. Björntorp, J. Nedergaard, B. Cannon, Exp. Cell Res. 1983, 149, 105.
50. D. Gospodarowicz, G. Greenburg, C. R. Birdwell, Cancer Res. 1978, 38, 4155.
51. R. Montesano, L. Orci, P. Vassalli, J. Cell Physiol. 1985, 122, 424.
52. C. Du, X. Su, F. Cui, X. Zhu, Biomaterials 1998, 19, 651.
53. D. W. Sretavan, C. J. Shatz, M. P. Stryker, Nature 1988, 336, 468.
54. A. Suzumura, T. Marunouchi, H. Yamamoto, Brain Res. 1991, 545, 301.
55. P. Friedl, S. Borgmann, E.-B. Bröcker, J. Leukocyte Biol. 2001, 70, 491.
56. Y.-Q. Jin, W. Liu, T.-H. Hong, Y. Cao, J. Neurosci. Meth. 2008, 170, 140.
57. S. Bauer, J. Park, J. Faltenbacher, S. Berger, K. von der Mark, P. Schmuki, Integr. Biol. 2009, 1, 525.
58. M. D. Abràmoff, P. J. Magalhães, S. J. Ram, Biophoton. Int. 2004, 11, 36.
59. A. Carpenter, T. Jones, M. Lamprecht, C. Clarke, I. Kang, O. Friman, D. A. Guertin, J. H. Chang, R. A. Lindquist, J. Moffat, P. Golland, D. M. Sabtini, Genome Biol. 2006, 7, R100.
60. D.-H. Kim, K. Han, K. Gupta, K. W. Kwon, K.-Y. Suh, A. Levchenko, Biomaterials 2009, 30, 5433.
61. E. Cukierman, R. Pankov, D. R. Stevens, K. M. Yamada, Science 2001, 294, 1708.
62. J. Lewis, R. Taylor, N. Jones, R. St Clair, J. Cornhill, Lab. Invest. 1982, 46, 123.
63. M. H. Zaman, L. M. Trapani, A. L. Sieminski, D. MacKellar, H. Gong, R. D. Kamm, A. Wells, D. A. Lauffenburger, P. Matsudaira, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 10889.
64. F. Rehfeldt, A. E. X. Brown, M. Raab, S. Cai, A. L. Zajac, A. Zemel, D. E. Discher, Integr. Biol. 2012, 4, 422.
65. C. A. Bashur, L. A. Dahlgren, A. S. Goldstein, Biomaterials 2006, 27, 5681.
66. M.-A. Bray, S. P. Sheehy, K. K. Parker, Cell Motil. Cytoskeleton 2008, 65, 641.
67. M. Thery, A. Jimenez-Dalmaroni, V. Racine, M. Bornens, F. Julicher, Nature 2007, 447, 493.
68. J. L. Charest, L. E. Bryant, A. J. Garcia, W. P. King, Biomaterials 2004, 25, 4767.
69. P. Freeman, R. Natarajan, J. Kimura, T. Andriacchi, J. Orthopaed. Res. 1994, 12, 311.
70. M. Prager-Khoutorsky, A. Lichtenstein, R. Krishnan, K. Rajendran, A. Mayo, Z. Kam, B. Geiger, A. D. Bershadsky, Nat. Cell Biol. 2011, 13, 1457.
71. K. A. Kilian, B. Bugarija, B. T. Lahn, M. Mrksich, Proc. Natl. Acad. Sci. 2010, 107, 4872.
72. F. J. Trueba, E. A. Spronsen, J. Traas, C. L. Woldringh, Arch. Microbiol. 1982, 131, 235.
73. T. Yu, J. L. Robotham, Y. Yoon, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006, 103, 2653.
74. H. Ujiie, Y. Tamano, K. Sasaki, T. Hori, Neurosurgery 2001, 48, 495.
75. S. Chen, M. Zhao, G. Wu, C. Yao, J. Zhang, Comput. Math. Meth. Med. 2012, 2012, 10.
76. B. D. Frank, J. G. Hollyfield, J. Comp. Neurol. 1987, 266, 413.
77. C. Igathinathane, L. O. Pordesimo, E. P. Columbus, W. D. Batchelor, S. R. Methuku, Comput. Electron. Agr. 2008, 63, 168.
78. R. D. Hurst, I. B. Fritz, J. Cell Physiol. 1996, 167, 81.
79. E. H. Sage, Biochem. Cell Biol. 1992, 70, 56.
80. M. T. Lam, M. T. Longaker, J. Tissue Eng. Regen. Med. 2012, 6, 80.
81. P. Y. Jay, P. A. Pham, S. A. Wong, E. L. Elson, J. Cell Sci. 1995, 108, 387.
82. H. Yu, C. Y. Tay, W. S. Leong, S. C. W. Tan, K. Liao, L. P. Tan, Biochem. Biophys. Res. Commun. 2010, 393, 150.
83. G. T. Bass, K. A. Ryall, A. Katikapalli, B. E. Taylor, S. T. Dang, S. T. Acton, J. J. Saucerman, J. Mol. Cell Cardiol. 2012, 52, 923.
84. Set Measurements of ImageJ. ImageJ Information and Documentation Portal: imagejdocu.tudor.lu/doku.php ((accessed May 2013))
85. M. DeCoster, in Modern Research and educational Topics in Microscopy, (Eds: A. Mendez-vilas, J. Diaz ), Formatex 2007, 1, p. 378.
86. D. Moore, M. Stanisstreet, G. E. Evans, J. Anat. 1987, 155, 87.
87. H. Schwarz, Mikroskopie (Wien) 1980, 37, 64.
88. C. A. Glasbey, G. W. Horgan, Image Analysis for the Biological Sciences, Wiley, Chichester, England 1995.
89. A. Dolatshahi-Pirouz, T. H. L. Jensen, K. Kolind, C. Bünger, M. Kassem, M. Foss, F. Besenbacher, Colloid Surface B 2011, 84, 18.
90. A. Tsiola, F. Hamzei-Sichani, Z. Peterlin, R. Yuste, J. Comp. Neurol. 2003, 461, 415.
91. N. Ritter, J. Cooper, J. Math. Imaging Vis. 2009, 35, 117.
92. E. A. Lepekhin, P. S. Walmod, A. Berezin, V. Berezin, E. Bock, Cytoskeleton Methods and Protocols 2001, 161, 85.
93. D. Sholl, J. Anat. 1955, 89, 33.
94. A. Tsiola, F. Hamzei-Sichani, Z. Peterlin, R. Yuste, J. Comp. Neurol. 2003, 461, 415.
95. R. C. Coelho, V. Di Gesu, G. Lo Bosco, J. S. Tanaka, C. Valenti, Real-Time Imaging 2002, 8, 213.
96. D. Soll, E. Voss, D. Wessels, S. Kuhl, in Computer-Assisted Systems for Dynamic 3D Reconstruction and Motion Analysis of Living Cells, (Eds: S. L. Shorte, F. Frischknecht ), Springer, Heidelberg, Berlin, Germany 2007, p. 365.
97. A.-S. Andersson, F. Bäckhed, A. von Euler, A. Richter-Dahlfors, D. Sutherland, B. Kasemo, Biomaterials 2003, 24, 3427.
98. K. W. Powers, M. Palazuelos, B. M. Moudgil, S. M. Roberts, Nanotoxicology 2007, 1, 42.
99. O. Tassy, F. Daian, C. Hudson, V. Bertrand, P. Lemaire, Curr. Biol. 2006, 16, 345.
100. A. Kawa, M. Stahlhut, A. Berezin, E. Bock, V. Berezin, J. Neurosci. Meth. 1998, 79, 53.
101. M. Stahlhut, V. Berezin, E. Bock, J.-P. Ternaux, J. Neurosci. Res. 1997, 48, 112.
102. Z. Soltys, O. Orzylowska-Sliwinska, M. Zaremba, D. Orlowski, M. Piechota, A. Fiedorowicz, K. Janeczko, B. Oderfeld-Nowak, J. Neurosci. Meth. 2005, 146, 50.
103. M. M. Rama Krishnan, C. Chakraborty, R. R. Paul, A. K. Ray, J. Med. Im. Health Inform. 2011, 1, 4.
104. C. Conrad, H. Erfle, P. Warnat, N. Daigle, T. Lörch, J. Ellenberg, R. Pepperkok, R. Eils, Genome Res. 2004, 14, 1130.
105. T. Stossel, Blood 1994, 84, 367.
106. Y. Xiong, C. Kabacoff, J. Franca-Koh, P. Devreotes, D. Robinson, P. Iglesias, BMC Syst. Biol. 2010, 4, 33.
107. J. T. Elliott, J. T. Woodward, K. J. Langenbach, A. Tona, P. L. Jones, A. L. Plant, Matrix Biol. 2005, 24, 489.
108. J. R. Matyas, M. G. Anton, N. G. Shrive, C. B. Frank, J. Biomech. 1995, 28, 147.
109. D. Wessels, D. R. Soll, D. Knecht, W. F. Loomis, A. De Lozanne, J. Spudich, Dev. Biol. 1988, 128, 164.
110. W. Beaver, D. Kosman, G. Tedeschi, E. Bier, W. McGinnis, Y. Freund, Segmentation of Nuclei on Confocal Image Stacks Using Performance Based Thresholding. Biomedical Imaging: From Nano to Macro, 2007 ISBI 2007 4th IEEE International Symposium on 2007, p. 53.
111. S. Chen, M. Zhao, G. Wu, C. Yao, J. Zhang, Analysis 2012, 41, 48.
112. H. Kolb, in Webvision: The Organizatiopn of the Retina and visual System, (Eds: Kolb, E. Fernandez, R. Nelson ), University of Utah, Salt Lake City, USA 2001.
113. T. Yeung, P. C. Georges, L. A. Flanagan, B. Marg, M. Ortiz, M. Funaki, N. Zahir, W. Ming, v. Weaver, P. A. Janmey, Cell Motil. Cytoskel. 2005, 60, 24.
114. T. F. Lane, E. H. Sage, J. Cell Biol. 1990, 111, 3065.
115. G. N. Rao, W. R. Waldron, J. V. Aquavella, Brit. J. Ophthalmol. 1980, 64, 523.
116. I. Jolliffe, in Principal Component Analysis. Encyclopedia of Statistics in Behavioral Science (Eds: B. S. Everitt, D. C. Howell ), John Wiley & Sons, Ltd., Chichester, UK 2005, p. 1580.
117. Z. Pincus, J. A. Theriot, J. Microsc. 2007, 227, 140.
118. P. B. Canham, A. C. Burton, Circ. Res. 1968, 22, 405.
119. C. Bakal, J. Aach, G. Church, N. Perrimon, Science 2007, 316, 1753.
120. P. D'andrea, A. Calabrese, M. Grandolfo, Biochem. J. 1998, 329, 681.
121. J. Greenwood, G. Pryce, L. Devine, D. K. Male, W. L. C. dos Santos, V. L. Calder, P. Adamson, J. Neuroimmunol. 1996, 71, 51.
122. S. Y. Li, K. H. Hu, N. Cai, W. F. Su, H. T. Xiong, Z. Lou, T. Lin, Y. Hu, Bio. Med. Mater. Eng. 2001, 11, 159.
123. M. C. Albertini, L. Teodori, E. Piatti, M. P. Piacentini, A. Accorsi, M. B. L. Rocchi, Cytometry A. 2003, 52, 12.
124. M. Kino-oka, Y. Maeda, Y. Sato, A. B. Khoshfetrat, T. Yamamoto, K. Sugawara, M. Taya, Biotechnol. Bioeng. 2008, 99, 1230.
125. D. Y. Parkinson, G. McDermott, L. D. Etkin, M. A. Le Gros, C. A. Larabell, J. Struct. Biol. 2008, 162, 380.
126. T. Dillard, F. N'guyen, E. Maire, L. Salvo, S. Forest, Y. Bienvenu, J. D. Bartout, M. Croset, L. Salvo, R. Dendievel, P. Cloetens, Philos. Mag. 2005, 85, 2147.
127. P. Thurner, R. Muller, G. Raeber, U. Sennhauser, J. Hubbell, Microsc. Res. Tech. 2005, 66, 289.
128. S. Henery, T. George, B. Hall, D. Basiji, W. Ortyn, P. Morrissey, Apoptosis 2008, 13, 1054.
129. S. Mitragotri, J. Lahann, Nat. Mater. 2009, 8, 15.
130. L. Tao, W. Hu, Y. Liu, G. Huang, B. D. Sumer, J. Gao, Exp. Biol. Med. 2011, 236, 20.
131. Y. Liu, J. Tan, A. Thomas, D. Qu-Yang, V. Muzykantov, Ther. Deliv. 2012, 3, 181.