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細(xì)胞分割在空間生物學(xué)研究中的重要作用和準(zhǔn)確分割的難點(diǎn)介紹

瀏覽次數(shù):1387 發(fā)布日期:2024-2-19  來(lái)源:本站 僅供參考,謝絕轉(zhuǎn)載,否則責(zé)任自負(fù)

精準(zhǔn)的細(xì)胞分割能大幅提升時(shí)空組學(xué)研究的質(zhì)量,而傳統(tǒng)的空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)往往存在單個(gè)細(xì)胞的邊界不明確的問(wèn)題。
 
01 細(xì)胞分割為什么重要? 

 
細(xì)胞分割是單細(xì)胞空間研究的基石,在理解健康和疾病方面發(fā)揮著重要作用。

 
1. 了解細(xì)胞相互作用


細(xì)胞分割能夠讓我們探索正常和病理?xiàng)l件下的細(xì)胞相互作用,增強(qiáng)我們對(duì)基本生物過(guò)程的理解。

 
2. 生物學(xué)特征分析

 
細(xì)胞分割讓我們能夠分析基本的生物特征,如細(xì)胞計(jì)數(shù)、類(lèi)型、形狀等。進(jìn)而讓我們了解這些特征是如何隨時(shí)間變化和響應(yīng)不同條件的。

 
3. 獲取生物學(xué)相關(guān)信息

 
細(xì)胞的形態(tài)反映了它們的生理狀態(tài),有效的細(xì)胞分割捕獲了生物學(xué)上相關(guān)的形態(tài)信息。

 
4. 加速藥物發(fā)現(xiàn)

 
從細(xì)胞分割中獲得的見(jiàn)解可以推動(dòng)藥物發(fā)現(xiàn)、診斷以及生物學(xué)、藥理學(xué)和個(gè)性化醫(yī)學(xué)的各種其他關(guān)鍵領(lǐng)域。

 
02 準(zhǔn)確的細(xì)胞分割難在哪? 

 
1.異質(zhì)形狀

 
細(xì)胞有多種動(dòng)態(tài)形狀,幾乎不可能定義數(shù)學(xué)形狀模型。
 

2. 大小和形狀的變化

與細(xì)胞核不同,細(xì)胞核是典型的大小相似的結(jié)構(gòu),細(xì)胞質(zhì)在形狀和大小上表現(xiàn)出顯著的多樣性和多變性。
 
3. 弱邊界梯度

 
距離很近的細(xì)胞可能具有弱邊界梯度,這使得分離它們變得很困難。

 
4. 分割方法

 
分割方法的適用性可能受到數(shù)據(jù)集約束的限制,包括染色或成像方式的差異,圖像捕獲中的偽影或形態(tài)差異。

 
03 有哪個(gè)技術(shù)平臺(tái)在細(xì)胞分割方面具有優(yōu)勢(shì)嗎? 

 
有的,CosMx™ SMI單細(xì)胞空間原位分子成像平臺(tái)在細(xì)胞分割方面的表現(xiàn)就十分亮眼。該平臺(tái)采用了一種基于增強(qiáng)CellPose算法的復(fù)雜細(xì)胞分割算法,該算法結(jié)合了來(lái)自細(xì)胞膜蛋白、細(xì)胞核和RNA的信息。相比使用核擴(kuò)張分割策略的平臺(tái),SMI優(yōu)勢(shì)明顯,能夠有效地分割復(fù)雜形狀的細(xì)胞,特別是對(duì)于分散或復(fù)雜的細(xì)胞。
 
對(duì)于RNA檢測(cè),SMI原生提供5通道多路免疫熒光染色,準(zhǔn)確捕獲細(xì)胞形狀并將轉(zhuǎn)錄物分配到正確的細(xì)胞。
 
對(duì)于蛋白質(zhì)或多組學(xué)分析,通過(guò)將高復(fù)雜性蛋白質(zhì)圖像與機(jī)器學(xué)習(xí)細(xì)胞分割模型相結(jié)合,確保準(zhǔn)確的細(xì)胞邊界檢測(cè)以及細(xì)胞分型,領(lǐng)域分析等下游分析。
 

圖片

 
微小的分割錯(cuò)誤會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的基因分配給細(xì)胞,隨后在下游數(shù)據(jù)分析中產(chǎn)生影響,如聚類(lèi)、差異基因表達(dá)和途徑分析。
 

圖片

A和B:SMI檢測(cè)使用基于抗體的蛋白質(zhì)檢測(cè)形態(tài)學(xué)marker(細(xì)胞膜和細(xì)胞核)進(jìn)行細(xì)胞分割,而C其他空間成像儀通常使用簡(jiǎn)單的細(xì)胞核擴(kuò)增(~15µm)進(jìn)行細(xì)胞分割,如圖所示,相同的圖像使用簡(jiǎn)化的多邊形以方便可視化。
 
總之,準(zhǔn)確的細(xì)胞分割是空間研究成功的關(guān)鍵因素,而CosMx™ SMI技術(shù)平臺(tái)在這一方面具有突出優(yōu)勢(shì)。

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