論文の概要: Virtual Staining of Label-Free Tissue in Imaging Mass Spectrometry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2411.13120v1
- Date: Wed, 20 Nov 2024 08:30:11 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2024-11-21 16:12:46.905409
- Title: Virtual Staining of Label-Free Tissue in Imaging Mass Spectrometry
- Title（参考訳）: イメージング質量分析におけるラベルフリー組織の仮想染色
- Authors: Yijie Zhang, Luzhe Huang, Nir Pillar, Yuzhu Li, Lukasz G. Migas, Raf Van de Plas, Jeffrey M. Spraggins, Aydogan Ozcan,
- Abstract要約: 空間分解能を高め, 質量分析画像に細胞形態学的コントラストを導入する仮想組織染色法を提案する。
ヒト腎臓組織に対するブラインド試験では、ラベルのないサンプルの実質的に染色された画像は、その組織化学的に染色されたものと密に一致していることが示された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.6165589247047465
- License:
- Abstract: Imaging mass spectrometry (IMS) is a powerful tool for untargeted, highly multiplexed molecular mapping of tissue in biomedical research. IMS offers a means of mapping the spatial distributions of molecular species in biological tissue with unparalleled chemical specificity and sensitivity. However, most IMS platforms are not able to achieve microscopy-level spatial resolution and lack cellular morphological contrast, necessitating subsequent histochemical staining, microscopic imaging and advanced image registration steps to enable molecular distributions to be linked to specific tissue features and cell types. Here, we present a virtual histological staining approach that enhances spatial resolution and digitally introduces cellular morphological contrast into mass spectrometry images of label-free human tissue using a diffusion model. Blind testing on human kidney tissue demonstrated that the virtually stained images of label-free samples closely match their histochemically stained counterparts (with Periodic Acid-Schiff staining), showing high concordance in identifying key renal pathology structures despite utilizing IMS data with 10-fold larger pixel size. Additionally, our approach employs an optimized noise sampling technique during the diffusion model's inference process to reduce variance in the generated images, yielding reliable and repeatable virtual staining. We believe this virtual staining method will significantly expand the applicability of IMS in life sciences and open new avenues for mass spectrometry-based biomedical research.
- Abstract（参考訳）: イメージング質量分析法(IMS)は、生体医学的な研究において、組織を標的にしない、高度に多重化された分子マッピングのための強力なツールである。
IMSは、生物学的組織における分子種の空間分布を化学的特異性と感度でマッピングする手段を提供する。
しかし、ほとんどのIMSプラットフォームは顕微鏡レベルの空間分解能が得られず、細胞形態のコントラストが欠如しているため、特定の組織の特徴や細胞タイプに分子分布を関連付けるために、その後の組織化学的染色、顕微鏡画像、および高度な画像登録ステップが必要である。
本稿では,空間分解能を高める仮想組織染色法を提案し,拡散モデルを用いたラベルフリーヒト組織の質量分析画像に細胞形態コントラストをデジタル的に導入する。
ヒト腎組織に対するブラインド試験では、ラベルのないサンプルの事実上の染色画像は、組織化学的に染色されたものと(周期酸-シフ染色と)密に一致し、10倍のサイズのIMSデータを使用しながら、主要な腎病理組織を同定する上で高い一致を示した。
さらに,本手法では,拡散モデルの推論プロセス中に最適化されたノイズサンプリング手法を用いて,生成画像のばらつきを低減し,信頼性と繰り返し可能な仮想染色を実現する。
この仮想染色法は、生命科学におけるIMSの適用性を大幅に拡大し、質量分析に基づくバイオメディカル研究のための新たな道を開くと信じている。
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