从用户视角看“大数据原位空间定量分析技术”

正如人们所熟知的大部分系统必然包含硬件与软件两方面，那么对于一套可以解决从组织原位进行单细胞分子水平的定量分析系统来说，也不例外。

TissueFAXS Cytometry系统的硬件是实现扫描和运算的物理基础，如显微镜体，相机，光源等；而软件，则是决定一款系统实现功能的灵魂。有句话说的不错，好看的皮囊千篇一律，有趣的灵魂万里挑一。软件功能不完善，再好的硬件也只不过拥有简单几种应用；而软件做的好，不但可以加倍发挥功效，甚至可以成为带有使用者个人风格的顺手工具，实现兼具创造性与功能性成果的利器。

今天就和大家聊聊我们的软件，解答一下大家的常见问题，以及简单聊聊软件设计者背后对于“组织原位，定量分析”这八个字的思考。

TG的核心在于软件，甚至可以说是先有了分析软件，随后才出现了与之相结合的扫描部分。在TG公司处于欧盟数字病理领域研发中当先地位的今天，很难想象当初我们分析软件研发的初衷是帮助人们在组织病理学实验中计数。

临床医生这个群体，是从来不乏既有想法又有行动力的人。随即出现了我们分析软件的雏形：明场环境下组织原位单细胞识别技术。这种技术根植于TG专利的细胞核识别算法，可以识别所有厚组织中的多种类型细胞、具有复杂形态的聚焦面细胞，再根据边缘是否锐利合焦，是否具有目标的形态等等参数，在可以实时验证的基础上筛选出目标细胞群。这种细胞识别的算法，及其筛选、验证的模式，成为了业内专业度较高的组织原位定量方法的基础之一。

随着TG加入到欧盟玛丽居里的AIDPATH等欧盟数字病理领域的研发项目，TG公司马不停蹄的开发了细胞膜识别，细胞密度识别，特殊结构识别，细胞 会关系识别，空间距离分布等功能。

聊到这里，提一件很有意思的事情，因为TG从来都不是单纯的商业化公司，所以TG的分析软件只是不同产品线的划分。但是，其他类似的分析软件以模块化的方式提供例如细胞/神经/结构的识别，类似于我们常见的游戏DLC，不同模块需要分开购买，模块间的数据有时候甚至无法联通。TG始终坚持以解决问题为切入点，所有软件功能实时联动，在操作软件进行分析定量的时候，拥有了一种从用户视角看“大数据原位空间定量分析技术”的感觉。

那什么是解决问题为切入点对软件功能进行拆分，而满足不同研究者的需要呢？下面我们来具体说明一下。

HistoQuest/TissueQuest

就像上文说到的，TG公司起初的产品，是针对组织水平单细胞自动识别定量的问题而生。HistoQuest（HQ）与TissueQuest（TQ)，就是这样两款定量分析软件，分别针对明场与荧光样本。

那么我们在定量单细胞水平上，常见的需要有哪些呢？稍简单的肯定是细胞计数，在细胞计数的基础上，还需要根据细胞的形态，以及细胞核/质/膜上标记出的特异性抗体，筛选出单标阳性——有时要找到多标阳性的细胞，通过不同的参数，更准确的描述我们肉眼可以判断出的差异，甚至能够发现我们肉眼发现不了的差异。

这些问题，HQ/TQ都可以解决。除了这些情况，软件的设计者也替研究人员想到了是否有神经纤维（视为另一种形态的胞体）或者DAN/RNA荧光探针的定量分析需求，并加入了相关的功能。其他软件需要先设定好参数再分析，HQ/TQ则是先点分析再调整参数，并且引导研究者获得想要的数据结果。

StrataQuest

除了细胞，还有很多类型的组织结构存在，其表达的特异性Marker，是很多病理生理变化的原因和结果，也是我们在组织原位对实验数据进行验证与挖掘的目标。甚至组织水平研究之上还有器官水平研究。如何打通从分子水平到器官水平的定量分析数据，又是我们当今科研关注的课题之一。

在整合了HQ/TQ提供的问题解决方案的基础上，TG公司为了实现上面已知的定量分析需求，以及未来可能会出现的更多数据分析量、更准确的定量要求，开发了StrataQuest（SQ)分析软件。

SQ的设计思路，有点像计算机中的汇编语言，把一个个功能分解成一条条步骤，通过不同步骤组合实现想要的分析结果。用人手去抓鸡蛋这个动作举例，那么可以分解成抬胳膊、张开手指、挪到鸡蛋上、握紧手指这几个步骤，如果这几个步骤掌握了，抓一杯水也可以，用筷子也可以，甚至什么都不抓，打个指响，也可以。这就是SQ可以做的事情。

常规的SQ软件描述是这样的：能够准确识别复杂组织中的单细胞（细胞核、细胞质、细胞膜）；特定结构区（如腺体、肿瘤区域、血管、支气管等）；细胞亚结构（细胞器、细胞骨架等）。在单细胞、亚细胞结构、组织结构、细胞空间信息等多个层面对样本进行量化分析。包括对标记蛋白、核酸等组分的染色强度和形态学多种参数定量分析；根据标记和形态学参数进行样本细胞亚型分析、筛选；细胞间位置关系和细胞空间分布量化等。

同样可以把SQ软件看成是这样一件工具：可以实现绝大部分人眼可以分辨，并给出大数据下图像定量分析结果；不限于动物组织病理，单细胞培养，植物，电镜图片，材料晶体等。所以很多老师会问，这样那样的特殊分析需求我们是不是可以做，我们的回答是，可能之前没有做过，但是我们可以试试看。

APP

相比SQ软件可以进行针对不同问题解决方案的开发，APP模式则是针对仅需要同种类问题的简单解决方案。就像HQ/TQ针对的是单细胞水平研究问题一样，如果需要进行腺体方面的研究，或者进行神经方面的研究，或者进行肿瘤免疫微环境的研究等等，我们根据客户的需求，可以进行APP的定制。相当于简化版的SQ。同样是遵循先分析再调整参数的思路，基于客户友好型的界面设置，提供了简单易行的实验分析方案。

我们常说，把一本书从薄读到厚，是兼收并蓄的一个过程，然后再把厚书读薄，才是把书里所讲的内容理顺，对整个结构有一个清晰的认识。TG公司的定量分析软件，针对研究者的实际需要，提供了从组织原位单细胞水平定量分析的方法，并以此为基础，拓展成为了可以实现绝大部分组织原位水平定量分析需求的TissueFAXS Cytometry定量分析技术，又反过头来分解成为一个个研究者们千变万化的分析课题的解决方案，正是这一过程的体现。