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无标签成像有助于预测生殖结果

贝克曼先进科学技术研究所和动物科学部的研究人员合作开发了一种新技术,可以用来确定精子样本的生育能力。他们希望进一步发展人类辅助生殖技术。

这项名为“结合精子超微结构计算特异性的相位成像预测生殖结果”的研究发表在《美国国家科学院院刊》上。

这项工作是一个五年计划的一部分,该计划旨在培育耐热和耐热带地区疾病的奶牛。我们希望把这些奶牛捐赠给发展中国家,提高它们的粮食产量,”伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)动物科学和生物工程教授马修b惠勒(Matthew B. Wheeler)说。

为了在牛身上培养这些特性,研究人员需要确定哪种精子样本最适合体外受精。

“尽管雄性的精子看起来很完美,但可能存在形态或DNA问题。这项合作使我们能够评估精子,并选择生育能力最好的精子,”惠勒小组的研究助理教授马塞洛·鲁伯萨(Marcello Rubessa)说。

传统的精子成像技术速度慢,劳动强度大,还会有毒性染色。为了解决这个问题,这两个团队使用了贝克曼研究所定量光成像实验室开发的无标签成像技术,以确定是什么参数使精子具有生育能力。

“我们从受精实验中知道了哪些精子样本是有效的。我们利用成像技术来了解哪些参数对成功很重要,”贝克曼实验室的研究生Mikhail Kandel说。“我们发现精子头部和尾部的大小之间的关系是生育能力的一个重要参数。”

此外,研究人员还提高了这项技术的速度。“我们使用人工智能自动化分析这些精子细胞的过程,”QLIL的研究生何玉晨(音)说。

研究人员希望提高这项技术的速度,以便将来进行分析。“精子的活力有时很快。因此,我们需要快速进行测量,”Gabriel Popescu说,他是电子和计算机工程以及生物工程的教授,也是定量光成像实验室的主任。

“多年来,我们开发了各种无标签成像技术,知道我们不得不放弃分子特异性,”Popescu说。“然而,我们新开发的具有计算特异性的相位成像技术通过人工智能恢复了分子特异性,这对活细胞是无害的。”应用是无限的,但真正受益于没有化学污渍的是辅助繁殖,正如在这项合作研究中描述的那样。”

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