細(xì)胞遷移作為基本的生物學(xué)過(guò)程，在機(jī)體的生長(zhǎng)發(fā)育、體內(nèi)平衡和疾病發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。異常的細(xì)胞遷移可導(dǎo)致相關(guān)功能意外中斷，并與畸形、自身免疫性疾病和癌癥轉(zhuǎn)移等疾病關(guān)聯(lián)。因此，長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)跟蹤和觀察細(xì)胞集體的遷移運(yùn)動(dòng)及各種細(xì)胞的形態(tài)變化，有效識(shí)別和分析異常的細(xì)胞行為，助力于疾病研究和治療。然而單個(gè)細(xì)胞具有多樣性和動(dòng)態(tài)性形狀，目前對(duì)細(xì)胞集體的連續(xù)追蹤和識(shí)別仍然是巨大挑戰(zhàn)。

細(xì)胞追蹤方法早期專為特定應(yīng)用而設(shè)計(jì)，如對(duì)圓形細(xì)胞量身定制，或進(jìn)行熒光標(biāo)記，一定程度上限制了應(yīng)用類型或影響活細(xì)胞的內(nèi)在行為。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和生物圖像信息學(xué)的不斷發(fā)展，細(xì)胞追蹤方法取得了很大進(jìn)步。華東理工大學(xué)萬(wàn)永菁教授和南京大學(xué)龍億濤教授聯(lián)合開發(fā)了一種基于深度學(xué)習(xí)的細(xì)胞跟蹤算法HFM-Tracker（Hybrid Feature Matching Tracker），準(zhǔn)確捕獲圖像序列中的動(dòng)態(tài)細(xì)胞行為。研究成果以“HFM-Tracker: a cell tracking algorithm based on hybrid feature matching”為題于2024年3月發(fā)表在英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)期刊《Analyst》上。該文入選“《Analyst》2024熱門文章（Analyst HOT Articles 2024）”和“150 周年論文集：電化學(xué)和電分析方法（150th Anniversary Collection: Electrochemistry and Electroanalytical Approaches）”。

本研究采用德國(guó)innoME公司的zenCELL owl活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)，對(duì)培養(yǎng)的MCF-7細(xì)胞（人類乳腺癌細(xì)胞系）進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的圖像采集，每隔10分鐘采集一次，每組圖像采集144幅延時(shí)圖像（2588×1942像素），總記錄時(shí)間為24小時(shí)。從采集到的圖像中選擇70幅用于HFM-Tracker算法深度學(xué)習(xí)的訓(xùn)練、驗(yàn)證和測(cè)試等整個(gè)開發(fā)過(guò)程（圖1和圖2）。

HFM-Tracker算法在細(xì)胞檢測(cè)和追蹤方面皆表現(xiàn)優(yōu)越，實(shí)現(xiàn)了75%的多目標(biāo)追蹤準(zhǔn)確性（Multiple Object Tracking Accuracy，已考慮軌跡丟失、假陽(yáng)性檢測(cè)、漏檢 和軌跡錯(cuò)誤四個(gè)方面的誤差）和65%的IDF1評(píng)分（多目標(biāo)跟蹤對(duì)象的身份準(zhǔn)確性指標(biāo)，已考慮檢測(cè)和關(guān)聯(lián)準(zhǔn)確性）。HFM-Tracker算法提供了細(xì)胞形態(tài)和遷移特征的定量分析，有助于理解復(fù)雜多樣的細(xì)胞遷移過(guò)程。另外，在遷移相關(guān)的生物過(guò)程中，如何闡明異常細(xì)胞行為間的復(fù)雜相互作用，該算法也可以起到重要作用，進(jìn)而在生化和臨床領(lǐng)域發(fā)揮潛力。

德國(guó)InnoME公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的zenCELL owl活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)，基于非標(biāo)記、非侵入方法，原位記錄細(xì)胞實(shí)時(shí)生長(zhǎng)和定量的分析數(shù)據(jù)。zenCELL owl體積小巧，耐溫耐濕，可在細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作；通過(guò)24個(gè)顯微成像鏡頭，對(duì)24個(gè)視野進(jìn)行連續(xù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和圖像獲取。zenCELL owl為用戶提供高質(zhì)量圖像、視頻、統(tǒng)計(jì)學(xué)曲線和定量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞增殖／增殖抑制、細(xì)胞培養(yǎng)質(zhì)控／培養(yǎng)優(yōu)化、遷移／侵襲等諸多活細(xì)胞動(dòng)態(tài)過(guò)程的監(jiān)測(cè)。

環(huán)亞生物，生命科學(xué)產(chǎn)品全國(guó)性代理商，不斷把國(guó)外頂級(jí)的創(chuàng)新產(chǎn)品引入中國(guó)。環(huán)亞生物具備完善的公司運(yùn)營(yíng)、產(chǎn)品管理、營(yíng)銷、售前技術(shù)支持和售后維修體系。環(huán)亞生物作為zenCELL owl大中華區(qū)獨(dú)家代理商，負(fù)責(zé)zenCELL owl產(chǎn)品大中華區(qū)的營(yíng)銷和售后支持。

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https://doi.org/10.1039/d4an00199k


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