人工智能在细胞器定量分析中的应用

BESSY II的高亮度x射线可以用来产生空间分辨率低至几十纳米的微观图像。整个细胞体积可以检查,而不需要复杂的样品制备,如电子显微镜。在x...

Quantitative analysis of cell organelles with artificial intelligence

BESSY II的高亮度x射线可以用来产生空间分辨率低至几十纳米的微观图像。整个细胞体积可以检查,而不需要复杂的样品制备,如电子显微镜。在x射线显微镜下,微小的细胞器及其精细的结构和边界膜清晰而详细,甚至在三维空间中。

这使得低温x射线断层扫描成为研究细胞结构变化的理想选择,例如,由外部触发引起的细胞结构变化。然而,到目前为止,对3D层析成像的评估主要需要人工和劳动密集型的数据分析。为了克服这个问题,由计算机科学家Frank no 博士和细胞生物学家Helge Ewers教授(均来自Freie Universität Berlin)领导的团队现在与HZB的x射线显微镜部门合作。

计算机科学团队开发了一种新颖的自学习算法。这种基于人工智能的分析方法基于亚细胞结构的自动检测,加速了三维x射线数据集的定量分析。生物样品的内部三维图像是在BESSY II的U41光束线上获得的。

HZB的x射线显微镜专家Stephan Werner博士说:“在这项研究中,我们现在已经展示了基于人工智能的细胞体积分析是如何工作的,使用的是具有所谓丝状足的哺乳动物细胞培养物。”哺乳动物的细胞结构复杂,有许多不同的细胞器,每个细胞器都有不同的细胞功能。丝状足是细胞膜的突出部分,特别用于细胞迁移。

“对于低温x射线显微镜,细胞样本首先被冲击冷冻,如此之快,以至于细胞内没有冰晶形成。这使细胞处于几乎自然的状态,使我们能够研究细胞内部外部因素的结构影响,”Werner解释说。

“我们的工作已经引起了专家们的极大兴趣,”来自柏林自由Universität的第一作者迈克尔·戴尔说。神经网络在很短的时间内正确识别了大约70%的现有细胞特征,从而能够非常快速地评估数据集。Dyhr说:“在未来,我们可以使用这种新的分析方法来研究细胞对纳米颗粒、病毒或致癌物等环境影响的反应,比以前更快、更可靠。”

这项研究发表在《美国国家科学院院刊》上。

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    新闻资讯 2025年07月21日

    我是汐为纤号的签约作者“新闻资讯”!

  • 新闻资讯
    新闻资讯 2025年07月21日

    希望本篇文章《人工智能在细胞器定量分析中的应用》能对你有所帮助!

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    新闻资讯 2025年07月21日

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    新闻资讯 2025年07月21日

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