[发明专利]使用荧光图像产生明场图像的系统和方法

说明书

背景

本发明总体上涉及将通过荧光显微镜获取的一组生物标志物图像映射到新色空间的方法，其中映射图像强度值代表明场模式(brightfield modality)。

在用苏木精和伊红(Hematoxylin & Eosin，H&E)的传统组织染色中，使用嗜碱性染料苏木精(H)以使细胞核染成蓝色，并且将嗜酸性染料伊红(E)用作复染剂以使细胞质、结缔组织(胶原)、肌纤维、结缔组织和红细胞染色。伊红与组织中的不同细胞组分相互作用，基于与伊红结合的分子的带电性质产生不同色调的粉红色。这些细胞组分可使用具有荧光染料的分子标志物(染料和抗体)替代地标记。例如，细胞核可用DAPI(特异性结合DNA的荧光染料)染色，而组织中的其他区域可免疫荧光标记，其中通过直接缀合的抗体或一级二级放大检测(primary secondary amplification detection)来靶向目标分子。对于一些结构诸如红细胞(RBC)，可使用通过一组滤波器捕获的组织自发荧光来检测。荧光成像模式的优势在于分别地捕获这些组织结构中的每一种，因此能够精确定位和定量。

然而，基于荧光图像的组织病理学诊断并非常规实践，因为荧光图像并不提供病理学家进行诊断所必需的结构和形态学细节。明场H&E染色技术常常也是受偏爱的，因为存在病理实验室中数十年来汇集的关于这些技术的大量知识。

需要将荧光图像变换为类似诸如H&E的明场图像的色域的方法以允许病理学家对同一组荧光图像进行定量分析以及病理学诊断。

发明简述

如所提到的，先前仅使用荧光标志物来鉴别胞核、上皮和基质以提供关于细胞区室的信息。所述方法结合了荧光标志物的形态学功能与荧光生物标志物的功能，其用以部分地基于细胞形态学和生物途径来鉴别组织中蛋白质表达和疾病途径。本发明描述了将通过荧光显微镜获取的一组生物标志物和自发荧光图像映射到新色空间的方法，其中映射图像强度值代表明场模式，诸如H&E染色。

在一个实施方案中，提供了使用荧光图像产生类似于生物样品的明场染色方案的明场型图像的方法。所述方法包括以下步骤：获取生物样品上固定区域的两种或更多种荧光图像；将所述荧光图像映射到明场色空间；和产生明场图像。

在另一实施方案中，提供了使用荧光图像产生类似于生物样品的明场染色方案的明场型图像的图像分析系统。所述系统包括适用于获取生物样品上固定区域的两种或更多种荧光图像的数字成像装置和适用于应用映射参数以将所述两种或更多种荧光图像变换为明场型图像的处理装置。

附图

在参考附图阅读以下详述时将更好地理解本发明的这些和其他特征、方面和优势，在整个附图中相同的符号表示相同的部分，其中：

图1表示结肠组织样品(样品A)的5种荧光图像和相应产生的H&E型图像的单色实施方案。

图2表示结肠组织样品(样品B)的5种荧光图像和相应产生的H&E型图像的单色实施方案。

图3表示，与由荧光图像产生的H&E型图像相比，经H&E染色的结肠组织的三通道(红色、绿色、蓝色)彩色图像的单色实施方案。

发明详述

为了更清楚且简明地描述并指出所要求保护发明的主题，对于在以下说明书及其所附权利要求书中使用的特定术语，提供以下定义。本文使用的术语“抗体”是指与另一分子特异性结合且由此定义为与该分子的特定空间和极性结构互补的免疫球蛋白。该抗体可为单克隆抗体或多克隆抗体，且可通过以下制备：诸如使宿主免疫和收集血清(多克隆抗体)的本领域熟知的技术；或制备连续杂交细胞系和收集分泌的蛋白质(单克隆抗体)；或克隆并表达至少编码特异性结合天然抗体所需要的氨基酸序列的核苷酸序列或其诱变形式。抗体可包括完全免疫球蛋白或其片段，所述免疫球蛋白包括多种分类和同种型，诸如IgA、IgD、IgE、IgG1、IgG2a、IgG2b和IgG3、IgM。功能性抗体片段可包括能够以类似亲和性保持与全长抗体的结合的抗体部分(例如，Fab、Fv和F(ab′)2或Fab′)。另外，在适当的情况下，可使用免疫球蛋白或其片段的聚集体、聚合体和缀合物，只要基本保持对特定分子的结合亲和性即可。