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成果

凋亡细胞三维重建与衍射成像分类研究

2020年06月18日 10:57  点击:[]


   凋亡是细胞死亡的重要机制,其研究对生命科学和临床应用具有 广泛的意义,尤其有助于癌症治疗的新药研发。凋亡细胞的形态变化, 为表征凋亡提供了外型特征标记。而其光衍射成像信息,同样记录了 凋亡细胞的结构变化。 本方向主要包含了凋亡细胞的三维重建与衍射成像分类两个方面 的工作。(1)细胞三维重建过程,如下图(A)例所示,首先通过共 聚焦显微镜获得细胞分层图像,用红、绿和蓝三个荧光通道分别保存 细胞核、线粒体和凋亡信息;然后,通过自开发的细胞三维重建软件 (CIMA)获得细胞3D图像以及多种形态参数;最后,分析细胞凋亡与 正常细胞的形态差异。(2)衍射成像分类研究,如下图(B)例所 示,首先通过衍射成像流式细胞仪系统获取激光通过细胞后的光衍射 图像;然后,计算图像的灰度共生矩阵(GLCM)来获得图像特征;最 后,通过机器学习的方法来对图像进行分类,从而得到相应的凋亡与 正常细胞分类。这两个方面的研究当前均属于前沿性的工作。 本研究团队联合美国东卡罗莱纳大学激光生物医学实验室与生物 系,已经开展了乳腺癌细胞 (MCF-7) 的三维重建与衍射成像分类工 作,开发了用于定量分析凋亡细胞核碎裂的K-means聚类分析方法, 采用层次聚类与高斯混合模型初步探讨了凋亡细胞与正常细胞的区分。 目前,实验室已经购置了衍射成像流式细胞仪、荧光显微镜和大型计 算平台,将深入开展细胞凋亡的光学研究工作。



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