[发明专利]细胞表型图像定量分析的高通量功能基因筛选方法及系统

摘要

本发明公开了细胞表型图像定量分析的高通量功能基因筛选方法及系统，属于基因筛选技术领域。利用全自动荧光显微镜拍取得到有待筛选表型和无待筛选表型的细胞图像；分别转化成有待筛选表型和无待筛选表型的黑白二值图像；再分割成包含单个有待筛选表型细胞的图像和包含单个无待筛选表型细胞的图像；将包含单个有待筛选表型细胞的图像在有待筛选表型的细胞图像中对应的部分作为阳性训练集，将包含单个无待筛选表型细胞的图像在无待筛选表型的细胞图像中对应的部分作为阴性训练集，得到能识别细胞表型的最终模型；将待筛选基因敲除或者过表达细胞的图像经过最终模型识别，得到待筛选基因与表型的关联性。本方法提高了筛选效率和准确程度。

主权项

1.一种细胞表型图像定量分析的高通量功能基因筛选方法，其特征在于，含有以下步骤：(1)利用全自动荧光显微镜拍取得到有待筛选表型的细胞图像和无所述待筛选表型的细胞图像；所述有待筛选表型的细胞图像和无所述待筛选表型的细胞图像中均具有荧光标记，所述荧光标记用于识别有待筛选表型的细胞图像中的待筛选表型，以及区分无所述待筛选表型的细胞图像中不具有所述待筛选表型；(2)将步骤(1)所述的有待筛选表型的细胞图像和无所述待筛选表型的细胞图像分别转化成有待筛选表型的黑白二值图像和无所述待筛选表型的黑白二值图像；所述黑白二值图像中细胞区域为白色，细胞区域以外为黑色；(3)将步骤(2)中所述的有待筛选表型的黑白二值图像分割成包含单个有待筛选表型细胞的图像，将步骤(2)中无所述待筛选表型的黑白二值图像分割成包含单个无所述待筛选表型细胞的图像；(4)将步骤(3)所述包含单个有待筛选表型细胞的图像中的细胞区域在步骤(1)所述的有待筛选表型的细胞图像中对应的细胞区域作为阳性训练集，将步骤(3)中包含单个无所述待筛选表型细胞的图像中的细胞区域在步骤(1)中的无所述待筛选表型的细胞图像中对应的细胞区域作为阴性训练集；利用ImageNet数据集创建预训练模型，将所述阳性训练集和阴性训练集在所述预训练模型上进行迁移学习，得到能识别细胞表型的最终模型；(5)利用全自动荧光显微镜拍取得到待筛选功能基因敲除细胞或待筛选功能基因过表达细胞各个不同时间点的细胞荧光图像，以及待筛选功能基因正常表达细胞各个不同时间点的细胞荧光图像；将所述细胞荧光图像转化成黑白二值图像；再将所述黑白二值图像分割成包含单个细胞区域的图像；将所述包含单个细胞区域的图像在所述细胞荧光图像中对应的细胞区域作为测试集；(6)利用步骤(4)所述最终模型对步骤(5)所述测试集进行表型分类，以判断所述测试集是否具有阳性训练集中的待筛选表型；若待筛选功能基因敲除细胞中或待筛选功能基因过表达细胞中各个时间点有阳性训练集待筛选表型的细胞的比例分别与待筛选功能基因正常表达细胞各个时间点有阳性训练集待筛选表型的细胞的比例相同，则所述待筛选功能基因不是控制该待筛选表型的基因；若待筛选功能基因敲除细胞中某时间点有阳性训练集待筛选表型的细胞的比例下降，则所述待筛选功能基因是在该时间点促进该待筛选表型的基因；若待筛选功能基因过表达细胞中某时间点有阳性训练集待筛选表型的细胞的比例下降，则所述待筛选功能基因是在该时间点抑制该待筛选表型的基因；若待筛选功能基因敲除细胞中某时间点有阳性训练集待筛选表型的细胞的比例上升，则所述待筛选功能基因是在该时间点抑制该待筛选表型的基因；若待筛选功能基因过表达细胞中某时间点有阳性训练集待筛选表型的细胞的比例上升，则所述待筛选功能基因是在该时间点促进该待筛选表型的基因。