高內(nèi)涵——自動化智能化的上皮細(xì)胞管腔結(jié)構(gòu)分析方案

瀏覽次數(shù)：5064　發(fā)布日期：2019-6-20　來源：本站　僅供參考，謝絕轉(zhuǎn)載，否則責(zé)任自負(fù)

MDCK細(xì)胞在生長的過程中會發(fā)生細(xì)胞極化的過程，單層細(xì)胞放射狀圍繞中心腔隙排列，形成特定三維結(jié)構(gòu)，一些極化機(jī)制也首先在MDCK細(xì)胞模型中得到了印證，因此它是一個(gè)很好的研究上皮細(xì)胞極化和管腔結(jié)構(gòu)形成的簡化系統(tǒng)，目前已廣泛應(yīng)用于相關(guān)領(lǐng)域的研究。

圖1：MDCK細(xì)胞管腔結(jié)構(gòu)形成示意圖

然而由于生長方式的特殊性，同一個(gè)視野中的不同管腔結(jié)構(gòu)有可能位于不同的層面上，因此在以往的實(shí)驗(yàn)中想要對這樣的樣本進(jìn)行高通量成像是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)，往往需要手動對每一個(gè)管腔結(jié)構(gòu)進(jìn)行單獨(dú)拍攝，并在后期做圖像分析，而使用高內(nèi)涵成像分析技術(shù)則將這一繁復(fù)的操作過程變得自動化和智能化。

Step 1.智能預(yù)掃

使用高內(nèi)涵的智能預(yù)掃功能，可以先在低倍（5×）下對整孔進(jìn)行全局掃描，拍攝的同時(shí)軟件根據(jù)算法確定視野中每個(gè)空腔結(jié)構(gòu)的定位和范圍，剔除不含目的結(jié)構(gòu)視野。

圖2：Optically section in Z → Max. project medial planes

Step2.精細(xì)層掃

然后再自動轉(zhuǎn)換至高倍（20×或63×），分別對含有空腔結(jié)構(gòu)的視野進(jìn)行高分辨率的精細(xì)層掃，以確保位于不同層面的空腔結(jié)構(gòu)都能夠獲取到圖像。

圖3：Detect polarity orientation → Calculate lumen number

Step3.統(tǒng)計(jì)分析

最后使用高內(nèi)涵的分析功能模塊對細(xì)胞的極性變化和形成的管腔數(shù)量直接進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

圖4：Phenotype binning

總結(jié)

圖5：細(xì)胞極化和管腔數(shù)量分析示意圖

MDCK細(xì)胞團(tuán)培養(yǎng)24-72h后進(jìn)行染色，對不同Z軸層面(共8層，每層間隔2μm)成像后采用最大投影模式進(jìn)行顯示和分析，應(yīng)用機(jī)器自學(xué)習(xí)模塊對細(xì)胞極化進(jìn)行自動檢測，并在此基礎(chǔ)上計(jì)算形成的內(nèi)腔數(shù)量。

由此可以看出高內(nèi)涵可以很好的解決上皮細(xì)胞3D培養(yǎng)中不規(guī)則分散樣本的定位成像問題，簡化了成像流程，為樣本中特殊結(jié)構(gòu)的自動化成像和分析提供了高效的解決方案。

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參考文獻(xiàn)

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