监测活细胞的方法与流程
背景技术：
1、许多信号通路促进细胞存活和生长，并且它们的失调例如与癌症的发生、发展和复发有关。评估细胞中信号通路的标准方法是终点测定，这需要细胞裂解，并且通常涉及耗时的样本制备和/或测定工作流程。
技术实现思路
1、第一示例包括一种用于监测一个或多个活细胞的方法，所述方法包括：(a)捕捉包括一个或多个活细胞的样本的非荧光图像，其中所述一个或多个活细胞包含基于荧光蛋白的核转位报告基因；(b)捕捉样本中的一个或多个活细胞内的所述基于荧光蛋白的核转位报告基因的荧光图像；(c)通过计算模型识别非荧光图像的与一个或多个活细胞的细胞核对应的核像素；(d)基于所述核像素识别所述荧光图像的与细胞核对应的第一像素以及所述荧光图像的不与细胞核对应的第二像素；以及(e)基于第一像素的第一强度和第二像素的第二强度计算度量，所述度量代表位于一个或多个活细胞的细胞核内的基于荧光蛋白的核转位报告基因的第一数量以及不位于一个或多个活细胞的细胞核内的基于荧光蛋白的核转位报告基因的第二数量。
2、第二示例包括一种非暂时性计算机可读介质，其存储指令，当计算设备执行所述指令时，使得计算设备执行功能，所述功能包括：(a)捕捉包括一个或多个活细胞的样本的非荧光图像，其中所述一个或多个活细胞包含基于荧光蛋白的核转位报告基因；(b)捕捉样本中的一个或多个活细胞内的基于荧光蛋白的核转位报告基因的荧光图像；(c)通过计算模型识别非荧光图像的与所述一个或多个活细胞的细胞核对应的核像素；(d)基于核像素识别荧光图像的与细胞核对应的第一像素以及荧光图像的不与细胞核对应的第二像素；以及(e)基于第一像素的第一强度和第二像素的第二强度计算度量，所述度量代表位于一个或多个活细胞的细胞核内的基于荧光蛋白的核转位报告基因的第一数量以及不位于一个或多个活细胞的细胞核内的基于荧光蛋白的核转位报告基因的第二数量。
3、第三示例包括一种系统，所述系统包括：光学显微镜；荧光显微镜；一个或多个处理器；以及存储指令的非暂时性计算机可读介质，当由一个或多个处理器执行所述指令时，使系统执行功能，所述功能包括：(a)捕捉包括一个或多个活细胞的样本的非荧光图像，其中所述一个或多个活细胞包含基于荧光蛋白的核转位报告基因；(b)捕捉样本中的一个或多个活细胞内的基于荧光蛋白的核转位报告基因的荧光图像；(c)通过计算模型识别非荧光图像的与一个或多个活细胞的细胞核对应的核像素；(d)基于核像素识别荧光图像的与细胞核对应的第一像素以及荧光图像的不与细胞核对应的第二像素；以及(e)基于第一像素的第一强度和第二像素的第二强度计算度量，所述度量代表位于一个或多个活细胞的细胞核内的基于荧光蛋白的核转位报告基因的第一数量以及不位于一个或多个活细胞的细胞核内的基于荧光蛋白的核转位报告基因的第二数量。
4、第四示例包括一种用于训练计算模型的方法，所述方法包括：针对样本的荧光图像的第一像素生成第一标签，其中第一标签指示第一像素是否代表样本内的细胞核；基于第一标签，针对样本的第一非荧光图像的第二像素生成第二标签，其中第二标签指示第二像素是否代表样本内的细胞核；以及训练计算模型以使用第二标签和第一非荧光图像来识别代表细胞核的第二非荧光图像的像素。
5、第五示例包括一种非暂时性计算机可读介质，其存储指令，当计算设备执行所述指令时，使得计算设备执行功能，所述功能包括：针对样本的荧光图像的第一像素生成第一标签，其中第一标签指示第一像素是否代表样本内的细胞核；基于第一标签，针对样本的第一非荧光图像的第二像素生成第二标签，其中第二标签指示第二像素是否代表样本内的细胞核；以及训练计算模型以使用第二标签和第一非荧光图像来识别代表细胞核的第二非荧光图像的像素。
6、第六示例包括一种系统，所述系统包括：一个或多个处理器；以及存储指令的非暂时性计算机可读介质，当由一个或多个处理器执行所述指令时，使得所述系统执行以下功能，包括：针对样本的荧光图像的第一像素生成第一标签，其中第一标签指示第一像素是否代表样本内的细胞核；基于第一标签，针对样本的第一非荧光图像的第二像素生成第二标签，其中第二标签指示第二像素是否代表样本内的细胞核；以及训练计算模型以使用第二标签和第一非荧光图像来识别代表细胞核的第二非荧光图像的像素。
7、当本文使用术语“基本上”、“大约”或“约”时，其意思是所记载的特性、参数或值不需要精确实现，但偏差或变化(包括例如公差、测量误差、测量精度限制和本领域技术人员已知的其他因素)可能会以不妨碍特性预期提供的效果的量出现。在本文公开的一些示例中，“基本上”、“大约”或“约”表示在所记载的值的+/-0-5％范围内。
8、通过阅读以下具体实施并适当参考附图，本领域的普通技术人员将清楚这些以及其他方面、优点和替代方案。此外，应理解，本
技术实现要素：
以及本文提供的其他描述和附图仅旨在通过示例进行说明，因此，可能存在多种变化。
技术特征：
1.一种用于监测一个或多个活细胞的方法，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述度量是所述第一数量与所述第二数量的比率。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，其中使用具有标记为与细胞核对应或不与细胞核对应的像素的非荧光图像来训练所述计算模型。
4.根据权利要求3所述的方法，其中通过对荧光图像应用阈值算法来生成用于所述非荧光图像的标签。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中识别所述核像素包括：生成二进制图，所述二进制图指示所述非荧光图像中的每个像素是否代表细胞核。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中使用具有用荧光核标记物示踪的细胞核的荧光图像来训练所述计算模型。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中捕捉所述非荧光图像包括：捕捉明场图像、暗场图像或相位对比图像。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中所述计算模型是视觉转换器(vit)、经训练的模型、卷积模型或人工神经网络。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中计算所述度量包括：计算所述第一强度的总和。
10.根据权利要求9所述的方法，其中总和是第一总和并且计算所述度量进一步包括：
11.根据权利要求10所述的方法，其中将所述第一总和与所述第二总和进行比较包括：计算所述第一总和与所述第二总和的比率。
12.根据权利要求10所述的方法，其中将所述第一总和与所述第二总和进行比较包括：计算在所述第一总和与所述第二总和之间的差。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中计算所述度量包括：计算所述第一强度的平均值。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述平均值是第一平均值并且计算所述度量进一步包括：
15.根据权利要求14所述的方法，其中将所述第一平均值与所述第二平均值进行比较包括：计算所述第一平均值与所述第二平均值的比率。
16.根据权利要求14所述的方法，其中将所述第一平均值与所述第二平均值进行比较包括：计算在所述第一平均值与所述第二平均值之间的差。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述第二像素对应于所述一个或多个活细胞的细胞质，并且其中所述计算包括：基于所述第一像素的所述第一强度和所述第二像素的所述第二强度计算度量，所述度量代表位于所述细胞核内的所述基于荧光蛋白的核转位报告基因的所述第一数量以及位于所述一个或多个活细胞的所述细胞质内的所述基于荧光蛋白的核转位报告基因的所述第二数量。
18.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述计算包括：基于所述第一像素的所述第一强度和所述第二像素的所述第二强度计算所述度量，所述度量代表位于所述细胞核内的所述基于荧光蛋白的核转位报告基因的所述第一数量以及位于所述一个或多个活细胞内的所述基于荧光蛋白的核转位报告基因的所述第二数量。
19.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中所述第二像素对应于一个或多个所述活细胞的细胞质，并且其中所述计算包括：基于所述第一像素的所述第一强度和所述第二像素的所述第二强度计算所述度量，所述度量代表位于所述细胞质内的所述基于荧光蛋白的核转位报告基因的所述第二数量以及位于所述一个或多个活细胞内的所述基于荧光蛋白的核转位报告基因的第三数量。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中所述基于荧光蛋白的核转位报告基因选自以下组成的组：蛋白激酶转位报告基因、磷酸酶转位报告基因、蛋白酶转位报告基因和分析物响应转位报告基因。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的方法，还包括：在所述样本的所述非荧光图像中将背景与细胞分割，并将不属于细胞的所述第二像素从所述第二像素的所述第二强度的所述计算中排除。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中所述一个或多个活细胞是贴壁哺乳动物细胞。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的方法，其中所述方法被执行以监测所述一个或多个活细胞内的信号通路。
24.根据权利要求1至23中任一项所述的方法，其中所述方法还包括：将所述样本与测试化合物接触，并多次进行步骤(a)-(e)以确定所述测试化合物对位于所述一个或多个活细胞的细胞核内的所述基于荧光蛋白的核转位报告基因的所述第一数量的影响，以及对不位于所述一个或多个活细胞的所述细胞核内的所述基于荧光蛋白的核转位报告基因的所述第二数量的影响。
25.根据权利要求1至24中任一项所述的方法，其中所述度量提供所述一个或多个活细胞中的激酶活性、磷酸酶活性或蛋白酶活性的测量。
26.根据权利要求1至25中任一项所述的方法，其中所述度量提供所述一个或多个活细胞中的分析物浓度的测量。
27.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中：
28.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中：
29.根据权利要求1至26中任一项所述的方法，其中：
30.一种非暂时性计算机可读介质，其存储指令，当由计算设备执行所述指令时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至29中任一项所述的方法。
31.一种用于监测一个或多个活细胞的系统，所述系统包括：
32.一种用于监测一个或多个活细胞的系统，所述系统包括：
33.一种用于训练计算模型以识别代表细胞核的非荧光图像的像素的方法，所述方法包括：
34.根据权利要求33所述的方法，其中生成所述第一标签包括：对所述第一像素的强度执行阈值处理。
35.根据权利要求34所述的方法，其中执行所述阈值处理包括：根据所述第一像素的所述强度是否超过阈值强度来将所述第一像素分类为核像素和非核像素。
36.根据权利要求35所述的方法，进一步包括：
37.根据权利要求33至36中任一项所述的方法，其中生成所述第一标签包括：生成二进制图，所述二进制图指示所述第一像素中的每个像素是否代表所述样本的细胞核。
38.根据权利要求37所述的方法，其中生成所述第二标签包括：将所述二进制图应用于所述第一非荧光图像。
39.根据权利要求33至38中任一项所述的方法，其中训练所述计算模型包括：使由所述计算模型识别的所述第二非荧光图像的像素与由所述第二标签识别的像素之间的误差最小化。
40.一种非暂时性计算机可读介质，其存储指令，当由计算设备执行所述指令时，使得所述计算设备执行根据权利要求33至39中任一项所述的方法。
41.一种用于训练计算模型以识别代表细胞核的非荧光图像的像素的系统，所述系统包括：
42.根据权利要求41所述的系统，还包括：
技术总结
一种用于监测一个或多个活细胞的方法，包括：捕捉包括一个或多个活细胞的样本的非荧光图像，所述一个或多个活细胞还包含基于荧光蛋白的核转位报告基因(FTR)，捕捉样本中的活细胞内的FTR的荧光图像，通过计算模型识别非荧光图像的与活细胞的细胞核对应的核像素，基于所述核像素识别荧光图像的与细胞核对应的第一像素以及荧光图像的不与细胞核对应的第二像素，并且基于第一像素的第一强度和第二像素的第二强度计算度量，所述度量代表位于活细胞的细胞核内的FTR的第一数量和不位于活细胞的细胞核内的FTR的第二数量。
技术研发人员：E·索曼·鲍尔森,C·埃德伦德,G·菲罗诺夫,C·施拉姆,R·舍格伦
受保护的技术使用者：赛多利斯生物分析仪器有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5