라벨-무료 3 차원 양적 위상 이미징 사용 하 여 림프 구의 식별 및 기계 학습

Jonghee Yoon; YoungJu Jo; Young Seo Kim; Yeongjin Yu; Jiyeon Park; Sumin Lee; Wei Sun Park; YongKeun Park

doi:10.3791/58305

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방법 논문

라벨-무료 3 차원 양적 위상 이미징 사용 하 여 림프 구의 식별 및 기계 학습

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DOI:

10.3791/58305

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2018년 11월 19일

Jonghee Yoon¹ , YoungJu Jo²^,³^,⁴^,⁷ , Young Seo Kim³^,⁴^,⁵ , Yeongjin Yu²^,³ , Jiyeon Park⁶ , Sumin Lee⁴ , Wei Sun Park²^,³ , YongKeun Park²^,³^,⁴

¹Department of Physics, University of Cambridge, ²Department of Physics, Korea Advanced Institute of Science and Technology, ³KAIST Institute for Health Science and Technology, Korea Advanced Institute of Science and Technology, ⁴Tomocube, Inc., ⁵Department of Chemical and Biomolecular Engineering, Korea Advanced Institute of Science and Technology, ⁶Department of Biological Sciences, Korea Advanced Institute of Science and Technology, ⁷Department of Applied Physics, Stanford University

이 논문에서

요약

우리의 림프 구 정량 위상 이미징 및 기계 학습 알고리즘을 사용 하 여 레이블 없는 식별 프로토콜을 설명 합니다. 림프 톨의 3 차원 굴절률 tomograms의 측정 3D 형태학 및 생화학 정보 개별 셀에 대 한 다음 종류의 식별을 위한 기계 학습 알고리즘으로 분석을 제시.

초록

여기의 림프 구 정량 위상 이미징 및 기계 학습을 사용 하 여 레이블 없는 식별 프로토콜을 설명 합니다. 림프 톨의 식별 진단 면역학의 연구 및 다양 한 질병의 치료에 대 한 중요 하다. 현재, 항 원-항 체 반응을 통해 특정 막 단백질을 라벨에 의존 하는 림프 구 종류를 분류 하기 위한 표준 방법. 그러나, 이러한 라벨 기술을 세포 기능 변경의 잠재적인 위험. 여기에 설명 된 프로토콜 3D 양적 위상 이미징 및 기계 학습 알고리즘에 의해 측정 하는 내장 광학 대조를 이용 하 여 이러한 문제를 극복 한다. 림프 톨의 3 차원 굴절률 (RI) tomograms의 측정 3 차원 형태 및 개별 셀의 고기에 대 한 정량적 인 정보를 제공합니다. 측정 된 3D 리 tomograms에서 추출 생물 매개 변수는 양적 단일 세포 수준에서 림프 구 종류의 식별 라벨 무료 사용 기계 학습 알고리즘으로 분석 됩니다. 우리는 B, T CD4 + 및 CD8 + T 림프 톨의 3D RI tomograms를 측정 하 고 80% 이상으로 그들의 세포 유형 식별 정확도. 이 프로토콜에서 우리는 림프 구 분리, 3D 양적 위상 이미징 및 림프 구 종류를 식별 하기 위한 기계 학습에 대 한 자세한 단계를 설명 합니다.

서론

림프 톨 B, 도우미 (CD4 +) T, 세포 독성 (CD8 +) T, 및 T는 규제를 포함 한 다양 한 하위 유형으로 분류 될 수 있다 세포. 각 림프 구 종류는 다른 역할 적응 면역 체계; 예를 들어 B 림프 톨 생성 항 체, T 림프 톨 특정 항을 검색 하 고 비정상 세포를 제거 하 고, B 림프 톨을 규제 하는 반면. 림프 구 기능 및 규정은 밀접 하 게 의해 제어 되며 암¹,², 자가 면역 질환 및 바이러스 감염³를 포함 하 여 다양 한 질병에 관련 된. 따라서, 림프 구 종류의 식별은 같은 질병에 immunotherapy 클리닉에 대 한 그들의 병 태 생리 역할을 이해 하는 것이 중요.

현재, 림프 구 종류를 분류 하기 위한 방법 특정 표면 막 단백질 또는 표면 마커⁴를 대상으로 항 원-항 체 반응에 의존 합니다. 표면 마커를 대상으로 림프 구 종류를 결정 하는 정확 하 고 정확한 방법입니다. 그러나, 그것은 비싼 시 약 및 시간이 걸리는 절차를 요구 한다. 또한, 그것은 막 단백질 구조의 수정 및 세포 기능 변경의 위험을 운반합니다.