[发明专利]对图像中的病毒粒子进行计数和分割的方法

说明书

技术领域

本发明方法涉及计数、分割和识别图像如电子显微图中所示的对 象如病毒粒子。

背景技术

在对包括病毒及其它组成的细胞结构进行分类和分析方面在过 去已进行许多努力。已开发多种图像分析方法来通过使用可用图像技 术描述、分割和分类病毒。例如，已使用低温电子显微镜，但并未很 好地显示细胞和病毒粒子的结构。同样，很难客观地、重复地和可靠 地描述细胞组成以准确地确定细胞组成的成熟阶段。

更具体地，病毒组装是一个错综复杂的过程和密集研究的主题。 病毒利用宿主细胞经历复杂的成熟和细胞内运送过程产生其子代病 毒粒子。该过程可通过使用电子显微镜(EM)在高放大率下进行监 视，这使能直观识别不同细胞腔室中的不同类型的病毒粒子。有待解 决的重要问题包括病毒组装过程中的每一步涉及到的病毒蛋白质的 特性，以及在病毒成熟过程中不同类型的病毒粒子的细胞内易位和定 位的机理。虽然可视化技术如断层摄影法和低温电子显微镜已经对病 毒结构的海量信息作出巨大的贡献，但通常很难用于病毒成熟的结构 方面。这些技术可用于提供稳态成熟病毒粒子的信息。基因工具可用 于产生关键病毒蛋白质成分的突变体。电子显微镜可用于显现结构效 果。但是，缺少合适的工具表征结构效果，尤其是中间和模糊粒子形 式，及不能以客观的方法适当地对其量化。

这部分说明了为什么在前的分析方法尚非十分有效，及需要更有 效的分析细胞和病毒粒子结构的方法。需要表征和量化病毒粒子成熟 和细胞内运送的图像分析工具以有助于客观地研究不同的病毒组装。 还需要对图像中所示的病毒粒子进行有效识别和量化的方法。

发明内容

本发明方法提供上述问题的解决方案。本发明方法可用于对图像 如电子显微图中的病毒粒子进行细胞内计数和分割。提供其中具有多 个对象/项目的图像。识别图像中的所有圆形和椭圆形对象。圆形和 椭圆形对象被分类成组。确定圆形病毒粒子的径向密度轮廓。同样确 定可由圆形病毒粒子的径向密度轮廓形成的椭圆形项目。通过分析所 选组中的对象的径向密度轮廓从所分类的圆形和椭圆形对象的组中 识别病毒粒子。例如，本发明方法可用于对TEM图像中的小分子干 扰RNA(siRNA)处理的人巨细胞病毒粒子进行细胞内计数和分割。

附图说明

图1A为旋转不变图像A的示意图。

图1B为角不变图像B的示意图。

图2为五组图像的密度测量的图示。

图3为放在LVS中的所有组的图像的径向密度轮廓的示意图。

图4为在子组A的均值周围具有点划线所示的标准偏差的平均 径向轮廓的示意图。

图5为在子组B的均值周围具有点划线所示的标准偏差的平均径 向轮廓的示意图。

图6为图5的半径在30和40nm之间部分的示意特写图。

具体实施方式

本发明方法可用于搜索、分割和识别图像中的粒子/对象，如在 透射电子显微镜(TEM)图像中图示的对象。图像中识别的对象可与 病毒粒子及具有圆形和椭圆形形状的其它粒子有关。椭圆形形状可定 义为具有最大半径和最小半径，而完全圆形形状中的每一圆形具有一 个半径。优选地，本发明方法确定哪些椭圆形形状的项目可从要分析 的病毒粒子的半径范围形成。例如，如果病毒粒子具有100单位的半 径，则椭圆形形状的最大半径和最小半径例如可以是比病毒粒子圆形 时的半径大20％(或120单位)和小20％(或80单位)。如果最大 半径或最小半径在允许的半径范围之外，则该项目视为不可接受且将 不被识别为病毒粒子。之后，对圆形和椭圆形形状进行分类和分组使 得相似的半径范围分组在一起。之后，病毒粒子按项目的分组形状进 行识别和量化。也可能识别在两个不同成熟阶段之间的病毒粒子，即 处于两个不同成熟度组之间的成熟阶段。病毒粒子可具有预定的径向 密度轮廓，及数学等式如傅立叶变换可用于基于预定的、病毒粒子的 典型径向密度轮廓确定哪些椭圆形状的对象是病毒粒子。优选地，病 毒粒子之后按分组进行识别和量化。优选地，不需要使用说明病毒粒 子的径向密度轮廓处于某些成熟阶段的小册子，因为在小册子的两个 不同成熟阶段之间的病毒粒子或受损病毒粒子使用小册子可能发现 不了。