[發(fā)明專利]一種基于細(xì)胞朝向的定量去核方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010861832.8
• 申請(qǐng)日: 2020-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN111944852B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙啟立;趙新;邱金禹;孫明竹;韓宇;賈祎晴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南開大學(xué)
• 主分類號(hào): C12N15/877
• 分類號(hào): C12N15/877;C12N5/075;G06F30/23
• 代理公司: 天津睿勤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 12225
• 代理人: 孟福成

1.一種基于細(xì)胞朝向的定量去核方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1，通過對(duì)細(xì)胞核抽取過程進(jìn)行有限元建模，獲得微針針管周圍不同潛在細(xì)胞核位置處在細(xì)胞核抽取過程中完成去核所需胞質(zhì)去除量的分布，并確定以較少胞質(zhì)去除量完成去核的細(xì)胞核相對(duì)微針的位置范圍；

所述較少胞質(zhì)去除量為小于或等于胞質(zhì)體積10%的胞質(zhì)去除量；

所述去核所需胞質(zhì)去除量通過以下公式，計(jì)算得到：

V=d_N*S

其中，V為去核操作所需的胞質(zhì)去除量，d_N為細(xì)胞核中心越過微針斜口區(qū)域之前移動(dòng)的距離，S為微針的斜口面積；

S2，在離線條件下，對(duì)熒光染色細(xì)胞核進(jìn)行三維定位，并與在明場(chǎng)下確定的極體三維位置進(jìn)行對(duì)比，獲得細(xì)胞核相對(duì)于極體的三維分布范圍；

對(duì)所述極體進(jìn)行三維定位時(shí)，極體的深度由焦平面的高度確定，極體的水平位置由極體的輪廓中心確定，所述極體的輪廓由極體輪廓檢測(cè)算法獲得；對(duì)所述熒光染色細(xì)胞核進(jìn)行三維定位時(shí)，細(xì)胞核的深度位置通過細(xì)胞核自動(dòng)聚焦方法確定，聚焦過程中實(shí)時(shí)計(jì)算熒光場(chǎng)中細(xì)胞核輪廓面積，輪廓面積的極小值對(duì)應(yīng)的深度位置即為細(xì)胞核的深度位置，細(xì)胞核的水平位置由聚焦時(shí)熒光下細(xì)胞核輪廓中心確定，細(xì)胞核相對(duì)極體的分布通過高次曲面擬合確定；

所述焦平面的高度由胞質(zhì)輪廓區(qū)域的聚焦測(cè)度F的極大值確定，所述聚焦測(cè)度F計(jì)算公式如下：

其中，μ為胞質(zhì)輪廓區(qū)域的平均灰度值，N為胞質(zhì)輪廓區(qū)域的像素?cái)?shù)量，I(x, y)為坐標(biāo)(x, y)處像素的灰度值；

S3，利用幾何關(guān)系計(jì)算得到胞質(zhì)去除量較少時(shí)，極體在焦平面上的點(diǎn)位角θ，并將該焦平面上的極體點(diǎn)位作為細(xì)胞去核過程中細(xì)胞的朝向；

胞質(zhì)去除量較少時(shí)，所述極體在焦平面上的點(diǎn)位角θ，通過以下公式計(jì)算得到：

其中，d為微針直徑，R_C為胞質(zhì)半徑，d_NP為極體到細(xì)胞核分布中心的距離，R_E為細(xì)胞核相對(duì)極體三維分布區(qū)域的赤道半徑，α_M為裕度角，所述裕度角α_M的范圍為10°-15°；

S4，撥動(dòng)細(xì)胞將極體轉(zhuǎn)動(dòng)到所述焦平面上設(shè)定點(diǎn)位，定量控制胞質(zhì)去除量進(jìn)行細(xì)胞去核。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于細(xì)胞朝向的定量去核方法，其特征在于，步驟S4中，所述胞質(zhì)去除量通過PID控制器根據(jù)設(shè)定胞質(zhì)去除量和檢測(cè)胞質(zhì)去除量的差值，調(diào)節(jié)微針管內(nèi)氣壓實(shí)現(xiàn)，所述設(shè)定胞質(zhì)去除量小于或等于胞質(zhì)體積V_C的10%，所述胞質(zhì)體積，R_C為胞質(zhì)半徑；在去核過程中，微管內(nèi)胞質(zhì)去除量按照標(biāo)定的微針內(nèi)徑與通過輪廓檢測(cè)獲得的管內(nèi)胞質(zhì)輪廓擬合外界梯形的頂邊與底邊長(zhǎng)度和高度，按照?qǐng)A臺(tái)體積公式計(jì)算得到。