14、人工智能在细胞死亡光学显微镜分析中的应用

人工智能在细胞死亡光学显微镜分析中的应用

1. 细胞死亡研究的重要性与现状

细胞死亡是一种生物过程，当细胞停止执行其所有功能时就会发生，这会导致细胞形态出现宏观变化。对细胞死亡及其后续影响的研究，对于各种遗传和传染病的研究至关重要。同时，了解细胞死亡以及这一现象的各种残留物，对于研究不同化合物对细胞的毒性也十分关键。

细胞死亡主要分为三种类型：
- 凋亡（I 型） ：表现为 caspase 活性增加、染色质浓缩（固缩）、细胞核碎片化（核碎裂）、质膜起泡和细胞质变形等。凋亡细胞还会产生小的、看似完整的囊泡，即凋亡小体，这些小体很容易被周围细胞通过吞噬作用摄取，并在溶酶体中分解。
- 自噬（II 型） ：表现为广泛的细胞质空泡化，最终细胞器和颗粒被吞噬并在溶酶体中降解。
- 坏死（III 型） ：坏死细胞没有 I 型或 II 型细胞死亡的特征，细胞尸体的清除似乎不涉及明显的溶酶体和吞噬作用。坏死会导致细胞器增大，细胞膜完整性丧失，坏死组织发炎。

目前检测细胞死亡的方法通常耗时且需要大量材料。而且，当前的细胞死亡检测方法大多依赖于细胞死亡后的变化，而非死亡过程本身，这导致检测结果存在模糊性。此外，大多数细胞毒性检测具有破坏性、耗时且成本高，还可能因化学物质和生物标志物与细胞成分相互作用，在其他药理学测试中产生歧义。

2. 光谱学和显微镜分析的优势与局限

光谱学和显微镜分析是常用的非侵入性细胞死亡分析技术。这些技术能够实时对体内和体外样本进行快速测量，对周围活细胞无不良影响，且不受样本大小的限制，可用于