新聞稿

浸大生物學家共同領導的研究團隊發明了一種新型細胞分析運算工具

2021.5.24

(上圖)細胞核(白點和綠點)和細胞膜(紅線)的三維熒光投影。(下圖)「CShaper」細胞形態分析技術


由香港浸會大學、香港城市大學和北京大學聯合組成的研究團隊,開發了一種新型運算工具,以三維圖像呈現細胞形狀,並能隨著時間而演化。這項工具徹底改變了生物學家分析圖像數據的方式,過去靠人手操作要花數百小時才能完成的分析,如今通過電腦幫助只需要花數小時便能完成,大大加快了分析過程,促進細胞生物學在單細胞水平的研究。香港浸會大學生物系趙中應教授共同領導該項目,研究成果已於科學期刊《自然通訊》上發表,題為「Establishment of a morphological atlas of the Caenorhabditis elegans embryo using deep-learning-based 4D segmentation」。

該項研究利用了線蟲秀麗隱桿線蟲(C. elegans)的固定發育模式和透明的身體。儘管過往已有學者對細胞分裂、細胞遷移和細胞命運分化進行了廣泛的研究,但尚未包括後代線蟲在內的任何後生動物中系統地表徵發育期間的細胞形態變化。這種認知的差距大大阻礙了許多有關發育生物學和細胞生物學的研究。

研究團隊建立了一項名叫「CShaper」的嶄新技術,可自動測量發育期間的細胞形態變化。它能將熒光標記的細胞膜自動分割,與基於熒光標記細胞核的自動細胞譜系追踪技術結合在一起,用來量化在胚胎發育過程中秀麗隱桿線蟲中擁擠細胞的形態學參數。團隊運用「CShaper」建立了秀麗隱桿線蟲胚胎在發育過程中從4到350個細胞階段,每個細胞的三維動態變化圖譜,包括細胞的形狀、體積、表面積、遷移方向、細胞核位置以及細胞與細胞之間的接觸面積,並能準確識別出每一個細胞的身份。

「CShaper」及其建立的細胞形態圖譜,將惠及和促進發育生物學、細胞生物學和生物力學的進一步研究,從而帶來很多積極的影響,例如研究細胞分裂後的形態異常而預測腫瘤的發生。