自動(dòng)化管道可改善對(duì)高級(jí)顯微鏡數(shù)據(jù)的訪問(wèn)

（文章來(lái)源：教育新聞網(wǎng)）

密歇根大學(xué)生命科學(xué)研究所的科學(xué)家創(chuàng)造了一種新的數(shù)據(jù)處理方法，為通過(guò)低溫電子顯微鏡儀器生成的數(shù)據(jù)提供了一條更簡(jiǎn)單，更快速的途徑，從而消除了廣泛采用這種強(qiáng)大技術(shù)的障礙。Cryo-EM使科學(xué)家能夠確定已經(jīng)在冰薄層中速凍的細(xì)胞蛋白質(zhì)和其他分子的3D形狀。先進(jìn)的顯微鏡可在冰層上發(fā)射高能電子，同時(shí)捕獲數(shù)千個(gè)視頻。然后將這些視頻取平均值，以創(chuàng)建分子的3D結(jié)構(gòu)。

通過(guò)發(fā)現(xiàn)這些分子的精確結(jié)構(gòu)，研究人員可以回答有關(guān)該分子如何在細(xì)胞中起作用以及它們?nèi)绾螌?duì)人類健康和疾病做出貢獻(xiàn)的重要問(wèn)題。例如，研究人員最近使用cryo-EM揭示了COVID-19病毒上的蛋白質(zhì)尖峰如何使其進(jìn)入宿主細(xì)胞。

低溫電磁技術(shù)的最新進(jìn)展已迅速向新用戶開(kāi)放該領(lǐng)域，并提高了收集數(shù)據(jù)的速度。盡管有這些改進(jìn)，但是，研究人員在利用該技術(shù)的全部潛力方面仍然面臨巨大障礙：復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理環(huán)境需要將顯微鏡的TB級(jí)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為3D結(jié)構(gòu)以備分析。

在研究人員可以開(kāi)始分析他們要研究的3D結(jié)構(gòu)之前，他們必須完成一系列預(yù)處理步驟和主觀決定。目前，這些步驟必須在人類的監(jiān)督下進(jìn)行-而且由于研究人員使用cryo-EM分析多種分子類型，因此科學(xué)家認(rèn)為幾乎不可能創(chuàng)建所有研究人員都可以遵循的通用指導(dǎo)原則， LSI的Willis生命科學(xué)研究員Li Yilai領(lǐng)導(dǎo)了新程序的開(kāi)發(fā)。

他說(shuō)：“如果我們能為這些預(yù)處理步驟創(chuàng)建一條自動(dòng)化的管道，那么整個(gè)過(guò)程可能會(huì)更加人性化，尤其是對(duì)于那些剛進(jìn)入該領(lǐng)域的新手來(lái)說(shuō)。”Li和他的同事在LSI助理教授Michael Cianfrocco的實(shí)驗(yàn)室中使用機(jī)器學(xué)習(xí)開(kāi)發(fā)了這樣的管道。該程序于4月14日在《結(jié)構(gòu)》雜志上發(fā)表，作為研究的一部分。

新程序?qū)讉€(gè)深度學(xué)習(xí)和圖像分析工具與預(yù)先存在的軟件數(shù)據(jù)預(yù)處理算法相連接，以將龐大的數(shù)據(jù)集縮小到研究人員開(kāi)始進(jìn)行分析所需的信息。

UM醫(yī)學(xué)院的生物化學(xué)助理教授Cianfrocco表示：“該渠道吸收了經(jīng)驗(yàn)豐富的用戶所獲得的知識(shí)，并將其納入一個(gè)程序中，以提高用戶在各種背景下的可訪問(wèn)性?！薄八_實(shí)簡(jiǎn)化了過(guò)程階段，以便研究人員可以進(jìn)入并專注于重要的方面：他們想問(wèn)和回答的科學(xué)問(wèn)題?！?br /> （責(zé)任編輯：fqj）