Nat Mach Intell｜细胞也能“面部识别”？AI实现纳米级精度扫描细胞异质性并识别癌细胞和病毒感染细胞

主要观点总结

文章介绍了使用深度学习方法AINU结合超分辨率显微镜技术识别细胞异质性的研究。该方法通过纳米级分辨率下的核特征区分不同细胞状态，在再生医学、病毒学和癌症生物学的诊断和治疗方面具有潜力。

关键观点总结

关键观点1: 细胞表型异质性是生物过程的重要标志，揭示每个细胞的染色质结构可以表征这种异质性。

文章指出细胞表型的异质性对于理解生物功能至关重要，研究人员使用单分子定位显微镜技术观察细胞内染色质纤维的纳米级排列。

关键观点2: AINU是结合超分辨率显微镜技术的深度学习方法，用于识别特定的核特征。

该方法能够在纳米级分辨率下区分不同的细胞状态，如体细胞、诱导多能干细胞、病毒感染的细胞和癌细胞等。

关键观点3: 研究团队通过比较多种卷积神经网络架构，找到了在识别体细胞和hiPSC方面表现最佳的DenseNet-121架构。

该架构在识别体细胞和hiPSC方面表现出高准确率，达到平均验证准确率为92.26%。

关键观点4: AINU具有广泛的应用前景，可以用于诊断癌症、病毒感染等疾病的早期阶段。

研究人员使用AINU模型对不同类型的细胞进行准确识别，证明了其在推进再生医学、病毒学和癌症生物学领域的潜力。

文章预览

细胞表型异质性是许多生物过程的重要标志。 识别细胞表型的异质性可以提供有关生物功能的关键信息，而揭示每个细胞的染色质结构则可以清楚地表征这种异质性。 研究人员 曾使用单分子定位显微镜（ SMLM）法，特别是随机光学重建显微镜（STORM） 法， 来确定细胞内染色质纤维的纳米级排列 ， 对核纳米结构的变化进行可视化和量化 。 STORM 还 能够观察到由于体细胞和干细胞的表观遗传状态不同而导致的簇 相关 DNA （ clutch-associated DNA ） 的 压缩 变化。 目前还没有报道使用 SMLM图像根据亚细胞结构对细胞进行分类 的技术。随着 AI技术的发展，将这些精细图像用于细胞状态和类型的识别有着巨大的应用前景。 近期，西班牙巴塞罗那科学技术学院的研究团队及合作者在 Nature Machine Intelligence 发表了题为“A deep learning method that identifies cellular heterogenei ………………………………