LiFT：一种用于活细胞成像中DNA双链断裂动力学自动量化分析的开源流程

《Scientific Reports》：LiFT: Live foci tracking for quantitative analysis of DNA damage dynamics

　　

摘要

对辐射诱导的DNA双链断裂（DSBs）及其修复进行定量分析，对于理解并最终促进基于辐射的癌症疗法改进至关重要。利用活细胞显微镜，可以通过追踪由DSB修复蛋白积累所形成的焦点，来观察单个细胞中DSB随时间的形成与消解。然而，对这类时间序列数据集进行手动分析是一项繁琐且耗时的任务，容易受到操作者主观偏差的影响，从而影响结果的可重复性。在此，我们提出了LiFT，一种自动化的图像分析流程，专为在活细胞成像实验中稳健地量化DSB动力学而设计。为了量化DSB动力学，我们的流程首先对细胞核进行分割和追踪，无需使用细胞核染色。通过图像配准校正帧间运动后，自动检测并追踪这些细胞核内的焦点，从而实现对单个修复事件动力学的直接量化。在流程的每个步骤中，我们都实现了多种算法选项，以确保对可能不同的成像配置和应用具有更广泛的适用性。我们使用PLC/PRF/5细胞对流程进行了评估，并在U2OS-SSTR2细胞上展示了其普适性。此外，我们通过追踪荧光标记的端粒，展示了LiFT在DNA损伤焦点之外的点状结构追踪方面的适用性。我们的结果表明，LiFT能够实现DSB动力学的可重复且可扩展的量化，为癌症研究中的活细胞成像数据分析提供了一个广泛适用的框架。为了促进LiFT的应用，我们将其作为开源Python包提供，并提供了图形用户界面，以便用户选择不同方法并调整相关参数。