新工具借鉴天文学方法破解显微成像定位难题

芬兰图尔库大学参与的一项国际研究借鉴天文学方法开发出一种新型开源工具，将多个细胞核组成的集群视作“星座”，帮助显微镜识别样本的同一区域，有望提高复杂显微成像实验的效率和可重复性。

图尔库大学近日发布新闻公报说，在显微成像实验中，研究人员经常需要多次观察样本同一区域。但是当观察条件改变时，从显微镜中看到的样本外观可能发生变化，例如样本放大倍率被改变、样本被转移到另一台显微镜或被进一步处理后再成像等。依靠人工重新找到此前观察过的样本区域，往往非常耗时且易出现偏差。

天文学家根据若干恒星之间的相对位置，将未知星空区域与星图进行比对并确定其位置，即“星图匹配”法。研究人员借鉴这一思路，开发出一款名为“NucleiSky”的工具，通过把细胞核集群中细胞核之间的位置关系看作星座中恒星之间的位置关系，再在更大范围的显微图像中寻找样本中具有相同排列特征的区域。

研究人员表示，“NucleiSky”识别的是细胞核之间的排列模式，而不是图像整体外观，因此即使放大倍率、成像方法或使用的显微镜发生变化，仍可找到相对应的视野。在理想情况下，仅利用5个细胞核的排列就能识别出正确定位。

研究人员还在智能显微成像应用中测试了“NucleiSky”。他们首先使用一台显微镜对细胞样本中的特定区域成像，随后将样本转移到采用不同成像模式的另一台显微镜。第二台显微镜配备智能显微成像工作流，先以较低放大倍率自动扫描样本，识别出此前记录的细胞核“星座”，随后自动导航至原来的观察区域，并对其进行更高分辨率成像。

研究人员认为，这一工具可减少对人工搜索等手段的依赖，使复杂显微成像实验更加便捷和易于重复。未来，相关方法还可用于智能显微系统，让显微镜能够自主扫描样本、发现感兴趣区域，并自动返回该区域进行高精度成像。

相关研究论文已发表在国际学术期刊《细胞科学杂志》上。