研究開發一種通用的細胞分離算法

2020-12-16 科學網

研究開發一種通用的細胞分離算法

作者:

小柯機器人

發布時間:2020/12/15 16:20:36

2020年12月14日,美國霍華德.休斯醫學院Marius Pachitariu課題組在《自然-方法學》雜誌發表論文,宣布他們開發出細胞分離的通用算法:Cellpose。

在本研究中,研究人員介紹了一種基於深度學習的通用方法Cellpose,該方法可以從各種類型圖像中精確地分離出細胞,並且不需要優化模型或調整參數。研究人員在高度變化的新細胞圖像數據集上對Cellpose進行了優化,該數據集包含了超過70,000個分離對象。

研究人員還揭示了Cellpose在三維(3D)擴展中的應用,該擴展重用了二維(2D)模型,並且不需要3D標記數據。為了方便Cellpose對發表數據的應用,研究人員研發了用於手動標記和管理自動結果的軟體。定期利用已發表數據對模型進行重新校正,將確保Cellpose不斷得到改進。

據介紹,許多生物學研究需要從顯微鏡圖像中分辨細胞主體、細胞膜和細胞核。深度學習已在此應用上取得了長足進步,但是當前的方法專用於具有大量數據集的圖像。

附:英文原文

Title: Cellpose: a generalist algorithm for cellular segmentation

Author: Carsen Stringer, Tim Wang, Michalis Michaelos, Marius Pachitariu

Issue&Volume: 2020-12-14

Abstract: Many biological applications require the segmentation of cell bodies, membranes and nuclei from microscopy images. Deep learning has enabled great progress on this problem, but current methods are specialized for images that have large training datasets. Here we introduce a generalist, deep learning-based segmentation method called Cellpose, which can precisely segment cells from a wide range of image types and does not require model retraining or parameter adjustments. Cellpose was trained on a new dataset of highly varied images of cells, containing over 70,000 segmented objects. We also demonstrate a three-dimensional (3D) extension of Cellpose that reuses the two-dimensional (2D) model and does not require 3D-labeled data. To support community contributions to the training data, we developed software for manual labeling and for curation of the automated results. Periodically retraining the model on the community-contributed data will ensure that Cellpose improves constantly. Cellpose is a generalist, deep learning-based approach for segmenting structures in a wide range of image types. Cellpose does not require parameter adjustment or model retraining and outperforms established methods on 2D and 3D datasets.

DOI: 10.1038/s41592-020-01018-x

Source: https://www.nature.com/articles/s41592-020-01018-x

相關焦點

  • 螢光標記out了,谷歌靠算法不用「侵入」也能識別細胞特徵
    Steven Finkbeiner博士是Gladstone Institutes的主任兼高級研究員,他與谷歌的計算機科學家合作,研究如何用人工智慧方法,通過訓練一臺計算機,從而給科學家「超人」的能力。他主要使用深度學習開發數據分析、識別模式以及趨勢預測的算法。
  • 腦科學日報:AI算法血檢T細胞,癌症早發現;衰老的秘密
    1,《科學》子刊:血檢T細胞,癌症早發現!科學家開發針對T細胞受體的AI算法,對多種早期癌症AUC超0.95來源:奇點網請點DeepCAT的訓練方式擊近期《科學轉化醫學》雜誌上的一篇研究中,科學家們開發了一種針對T細胞受體(TCR)的深度學習算法,從外周血T細胞的反應來尋找癌症發生的蛛絲馬跡。
  • Ded1p相分離促進細胞應激蛋白生產
    Ded1p相分離促進細胞應激蛋白生產 作者:小柯機器人 發布時間:2020/5/6 14:13:58 德國馬克斯普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所Simon Alberti小組發現,Ded1p相分離促進細胞應激蛋白生產。
  • 研究人員開發出一種食道癌無創檢測方法
    健康一線(vodjk.com)訊:劍橋大學的研究人員開發出一種新型食道癌無創檢測方法——「細胞海綿」。「細胞海綿」檢測只需要五分鐘,對患者來說,這種方法遠比傳統內鏡檢測更為實惠。食道癌的5年存活率遠低於其他類型的癌症,這與其診斷的及時性有很大的關係。
  • 年終盤點:CAR-T細胞重磅研究解讀
    科學家成功製造出新型CAR-NKT細胞 或有望開發新型免疫療法治療實體瘤doi:10.1038/s41591-020-1074-2自然殺傷性T細胞(NKT)是一類被證明在鼠類腫瘤模型中具有潛在抗癌特性的免疫細胞,如今研究人員有望利用NKT細胞開發一種新型免疫療法來治療癌症患者。
  • 科學家的日常:研究不孕順便開發避孕藥
    文章來源:蝌蚪五線譜生物學家們發現了一種開關,這種開關能觸發精子使用強力踹擊(power kick)刺入卵細胞並使卵細胞受精。揭示了男性不育的一種可能原因,並且找到了一個能用於開發不分性別的避孕藥的潛在靶標。
  • 波恩大學研究人員開發算法 幫助自動駕駛汽車預測未知危險
    據外媒報導,波恩大學(University of Bonn)研究人員開發了一種算法,能幫助自動駕駛汽車預測未知的危險。研究人員還將提供數據集,用於培訓和測試其方法,將使今後開發和改進這類過程更加簡單。(圖片來源:波恩大學官網)我們在駕駛時經常遇到這樣的情況:空無一人的街道兩旁停著一排汽車,並無任何危險跡象。但是停放的車輛後面有一條小街。
  • CAR-T細胞療法最新研究進展(第18期)
    在兩篇新的論文中,來自美國加州大學舊金山分校和普林斯頓大學的研究人員提出用「智能(smart)」細胞療法破解這一難題的互補策略:除非被僅在癌細胞中同時出現的一組蛋白所激活,否則這些活的細胞藥物會保持惰性。這種通用方法的生物學方面已經在Wendell Lim博士及其同事們在加州大學舊金山分校細胞設計計劃和美國國家癌症研究所贊助的合成免疫學中心的實驗室中探索了好幾年。
  • 【盤點】細胞重編程領域研究進展一覽
    Cell上的兩篇研究論文中,研究人員就利用混合的化學物逐漸誘導皮膚細胞改變成為器官特異性的幹細胞樣細胞,最終發育成為心臟和大腦細胞,而這項研究發現或許就提供了一種有效可靠的方法來對細胞進行重編程並且避免相應問題的發生。
  • 基於ALOHA 算法的 RFID 防碰撞技術研究
    1射頻識別系統介紹   射頻識別技術(RadioFrequencyIdentification,RFID)是一種非接觸式自動識別技術,與傳統的識別方式相比,它無需直接接觸、無需光學可視、無需人工幹預即可完成信息輸入和處理,具有操作方便快捷、存儲數據量大、保密性好、反應時間短、對環境適應性強等優點,現在已廣泛應用於工業自動化
  • 友芝友醫療科技與上海立迪聯合推動循環腫瘤細胞下遊應用研究戰略...
    武漢友芝友醫療科技有限公司(友芝友醫療科技)與上海立迪生物技術有限公司(上海立迪)於3月4日宣布開啟第二階段戰略合作,共同推進循環腫瘤細胞(CTC)下遊技術開發在腫瘤精準醫療上的應用研究。雙方計劃將CTC單細胞全基因組分析上下遊技術進行整合,通過系統的研究,揭示CTC單細胞全基因組分析及下遊應用的意義,推進個體化精準醫療技術的應用研究,造福於腫瘤患者。CTC是指從實體瘤脫落進入到血液循環中的腫瘤細胞,它逃脫免疫攻擊並存活下來,是腫瘤轉移、復發的最主要原因。
  • AI研究:如何讓機器學習算法解釋自己的決策?
    這導致了越來越多的研究試圖讓這些算法的決策能解釋得更清楚。本月上旬,麻省理工學院的工程師們公布了一項技術,該技術有望提供關於任何自然語言處理網絡的洞察和分析,而不管其背後的軟體是什麼。這是因為它的工作原理是簡單地把輸入轉換成算法,並測量對輸出的影響。該研究小組利用他們自己的神經網絡,對自然句子進行壓縮和解壓,得出與之相關的句子,然後將這些句子輸入到被訪問的神經網絡中。
  • 我國科學家開發出一種針對包括新冠病毒在內的β冠狀病毒疫苗策略
    到目前為止,還沒有臨床上有效的預防或治療人類高致病性CoV感染的藥物,這凸顯了疫苗開發的迫切性。在CoV中,嵌入包膜中的刺突蛋白(S)負責識別宿主細胞受體,以啟動病毒進入細胞。S蛋白的受體結合結構域(RBD)是這種受體停靠的必要條件。
  • 揭示腎上腺素能嗜鉻細胞的一種新的細胞起源
    為了重新考慮這種觀點,來自瑞典、俄羅斯、奧地利、法國和美國的研究人員在一項新的研究中,研究了嗜鉻細胞的細胞類型起源,成交感神經細胞(sympathoblasts)和嗜鉻細胞的譜系分離,促進前體細胞產生嗜鉻細胞的基因程序和形成腎上腺髓質的增殖動力學。
  • 『Nature Genetics』兒中心與聖裘德兒童研究醫院運用cis-X新算法...
    針對這一問題,來自上海兒童醫學中心與聖裘德兒童研究醫院的科學團隊聯合攻關,開發了新的計算分析方法cis-X,在非編碼基因組功能變異的研究領域取得了重要突破。「我們採用自下而上的研究策略,從非編碼變異產生的基因異常轉錄的分子生物學特徵出發,開發了全新的計算模型cis-X,突破了樣本量對分析的限制。」文章第一作者上海兒童醫學中心劉宇博士介紹道。
  • 科學網—看透一個細胞
    研究人員正在開發創新性方法了解個體細胞的內部工作機制。這一發現並沒有即時性的生物醫學應用,Zenobi說,但它卻照亮了細胞工作的基本方式。 為了得到這些信息,Zenobi的團隊利用精妙的技術分離細胞,提高其分析途徑的敏感性。Zenobi利用一種特殊的矽片,每個矽片可向質譜儀傳遞數百個單獨的細胞。對於肉眼來說,這些矽片似乎覆蓋著一層精細的網眼。
  • 華沙大學的研究團隊開發了一種光學條紋猝滅技術
    打開APP 華沙大學的研究團隊開發了一種光學條紋猝滅技術 MEMS 發表於 2020-12-01 17:05:11 就癌症而言,理論上可以在尿液和汗液等體液中發現惡性腫瘤細胞發展中副產物所產生的特定揮發性有機物,它們在呼吸中的存在被認為是檢測疾病「指紋」特徵的簡便途徑。 不過,直到目前,檢測上述複雜混合物中超低濃度的潛在特定化合物仍存在困難,並且還需要把這些光譜平臺開發成實際可應用的臨床設備。
  • 首次利用定製細胞器讓細胞產生新的功能
    在一項新的研究中,德國研究人員首次通過基因改造將複雜的生物學翻譯過程導入到活的哺乳動物細胞中的定製細胞器(designer organelle)內。他們利用這種技術構建出一種無膜細胞器,這種無膜細胞器可利用天然的和合成的胺基酸產生具有新功能的蛋白。他們的研究結果使得科學家們能夠更詳細地研究、調整和控制細胞功能。
  • 開發新型算法 可辨識逾10倍的天然抗生素種類
    打開APP 開發新型算法 可辨識逾10倍的天然抗生素種類 發表於 2018-02-09 15:28:38 美國加州大學(University of California;UC)研究團隊發表論文描述一種新型算法,能較之前所有研究多辨識出種類逾10倍的天然抗生素。
  • 科學家開發油水混合物高效分離材料
    近日,北京科技大學教授張學記研究團隊、清華大學化學系教授馮琳課題組與中科院化學所合作,開發出一種全新的能致油水分離的功能性膜材料。