DynaCell 活细胞动态三维虚拟染色评估套件

理解细胞如何随时间对扰动做出反应，是细胞生物学和药物发现的核心问题。活细胞成像能够捕捉单个细胞中扰动诱导表型的动态变化。虽然荧光成像可以可视化特定的分子表型，但标记和反复光照往往会影响细胞健康。虚拟染色提供了一种替代方案，它从无荧光标记条件下采集的图像中预测这些荧光图像。尽管已经开发出许多虚拟染色模型，但它们在体积时间序列数据上的表现仍缺乏充分表征。我们通过一套用于活细胞三维时间序列虚拟染色的评估套件来填补这一空白。该套件结合了在有荧光标记和无荧光标记条件下采集的配对三维时间序列图像、一组基线模型，以及三个指标层级，分别衡量像素级保真度、细胞器分割性能和单细胞表型相似性。利用这套评估套件，我们研究了在3种细胞类型、2种显微镜、4种细胞器和3种扰动状态下的指标与模型行为。我们发现，回归基线能更好地预测目标细胞器的空间定位，而生成式基线能更好地捕捉细胞间表型的分布。这些差异揭示了结构与表型保真度之间的权衡，而单一指标评估会掩盖这种权衡，并提示了如何针对定位、分割、追踪和表型分析等多样化下游任务来开发虚拟染色模型。我们将整理好的数据集、基线检查点和评估代码作为 DynaCell 的一部分发布，DynaCell 是一个用于基于图像的细胞状态动态分析的更广泛框架。

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