多透镜阵列显微镜和人工智能使免疫细胞的迁移分析更快

　　

　　

　　例如，免疫细胞对抗传染性入侵者，或者寻找早期的癌症。因此，它们不断地在我们身体的组织中迁移。但是在错误的地方，像中性粒细胞这样的免疫细胞会造成损害。如果这些白细胞浸润肿瘤，通常与患者预后不良有关。这就是为什么他们可以从防止中性粒细胞迁移到肿瘤的药物中受益。

　　到目前为止，这种迁移已经使用传统的视频显微镜进行了研究。研究人员(杜伊斯堡-埃森大学，莱布尼茨研究所

　　分析科学研究所)开发了一种用于高通量分析化合物的显微镜。

　　使用传统的视频显微镜，单个物镜在显微镜下观察细胞的运动——一次一个样本。有了他们的新显微镜，杜伊斯堡-埃森大学(UDE)和莱布尼茨

　　分析科学研究所(ISAS)的科学家可以同时分析多个样品。研究人员在《自然通讯》上发表了他们的显微镜，名为ComplexEye。

　　“如果我们知道如何控制中性粒细胞的迁移，许多疾病将更容易治疗，”ISAS实验免疫学和成像研究所(UDE)所长兼生物光谱学系主任Matthias Gunzer教授说。但到目前为止，还缺乏进一步研究的方法，特别是对于小的、快速移动的免疫细胞。现在，Gunzer和他的合著者已经能够使用ComplexEye大幅提高迁移分析的速度。

　　“在我们的测试运行中，我们能够比传统的视频显微镜分析样品的速度快60倍左右，”两位主要作者z

　　拉尔·西比尔和杰奎琳·哈塞尔(UDE)解释说。

　　为了研究现有化合物对中性粒细胞迁移的影响，埃森的研究人员从多特蒙德铅发现中心的化学图书馆中测试了大约1000种物质。对于后续的分析，ISAS的人工智能专家编写了定制软件。

　　利用人工智能支持的ComplexEye系统，研究人员在短短四天内就确定了17种可以强烈影响人类中性粒细胞流动性的物质。

　　最初，这些发现具有基本的科学价值，但研究人员希望它们将开辟许多新的治疗选择。免疫学家Gunzer说:“经过一些小的调整，ComplexEye也可以用于其他细胞，例如监测疾病的进展和检测感染恶化的早期预警信号，如即将发生的血液中毒。”

　　为了开发ComplexEye，来自多特蒙德大学医学院、电气工程和信息技术系以及ISAS的科学家们密切合作。

　　“我们面临的挑战是制造微型显微镜，使它们可以移动，并将它们紧密地组装在一个系统中，以便它们可以记录孔板(一种常见的检查托盘)的384个腔室中的每个腔室的视频，”来自UDE电子元件和电路部门的Reinhard Viga博士说。

　　那位电气工程师负责新显微镜的技术构造。就像苍蝇的多透镜复眼一样，ComplexEye在孔板下移动，每8秒用所有的透镜同时拍摄图像。

　　然后，研究人员将这些图像组合成延时序列。在这些视频中可以看到迁移的细胞，然后由人工智能单独跟踪。在未来，ComplexEye将扩展到包括更多的镜头，以便可以捕获更多的图像。

　　更多信息:z

　　lal Cibir等人，ComplexEye:用于高通量嵌入式免疫细胞迁移分析的多透镜阵列显微镜，Nature Communications(2023)。DOI: 10.1038/s41467-023-43765-3

　　由莱布尼茨研究所分析科学研究所提供

　　引用:多镜头阵列显微镜显微镜和人工智能使免疫细胞的迁移分析更快(2023年，12月11日)，2023年12月12日检索自https://medicalxpress.com/news/2023-12-multi-lens-array-microscope-ai-enable.html

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