[发明专利]印迹图像中的背景信号的减少

说明书

用于产生印迹图像的系统和方法。使用具有视场和放大率的成像系统对例如蛋白质印迹的印迹进行成像。该印迹中感兴趣特征对应于数字图像中的特征，并且数字图像中的特征的尺寸取决于成像系统的放大率。基于数字图像中的特征的尺寸和形状来选择结构化要素，并且该图像以形态学方式被腐蚀和被膨胀变化的次数。从原始印迹图像减去经腐蚀和膨胀的图像，以从印迹图像中去除背景信号，从而产生输出图像。完全腐蚀感兴趣特征所需的腐蚀数量是自动确定的，例如通过研究与所执行的腐蚀数量有关的、输出图像的峰度的特性来自动确定。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年12月23日提交的美国申请62/438,664的权益，为了所有目的其全部内容通过引用并入本申请。

背景技术

电泳原理广泛用于生物化学研究和分析，例如用于分离和定量混合物中的蛋白质、用于疾病诊断、用于DNA分析或用于其他目的。将混合物供应到凝胶边缘并置于电场内。电场使混合物中的蛋白质移动通过凝胶。每种蛋白质移动的速率取决于特定蛋白质的分子量，使得较轻的蛋白质比较重的蛋白质更快地穿过凝胶。一段时间之后，不同的蛋白质在凝胶内变成分离在条带中。

在一些情况下，可以对凝胶进行着色和洗涤，从而可以直接读取蛋白质的位置。然而，在另一种称为蛋白质印迹(western blot)的常用技术中，将蛋白质转移到硝酸纤维素膜上并暴露于识别感兴趣的蛋白质的一抗(primary antibody)。然后引入与一抗相结合的经标记的二抗。例如，二抗可以利用荧光或化学发光标记物进行标记。一旦去除过量的抗体，就可以读取硝酸纤维素膜上的蛋白质图案，例如通过激发标记抗体的荧光并读取从样品发出的所得荧光的图案，或者通过读取从样品通过化学发光并发出的光的图案。例如，可以使用对所发出的光的波长敏感的相机或扫描仪来读取该图案，并且可以将该图案记录在数字图像中。蛋白质条带在数字图像内显示为特征。

蛋白质印迹的图像通常包含可以围绕感兴趣特征的显著的背景信号。该背景信号可能是由被标记抗体的不均匀结合、底物的荧光或其他来源引起的。背景信号是不期望的，因为它模糊了数字图像中的感兴趣特征并且使得进一步的分析更加困难。

其他种类的技术(例如斑点印迹(dot blotting)、印迹杂交(Southern blotting)等)产生具有类似背景信号问题的印迹图像。

发明内容

根据一个方面，一种系统包括具有视场和放大率的成像装置。成像装置被配置成用于产生具有感兴趣特征的生物印迹的第一数字图像。该数字图像包括感兴趣特征，并且第一数字图像中的感兴趣特征的尺寸部分地由成像装置的放大率确定。第一数字图像中感兴趣特征的形状部分地由用于产生印迹的特定技术确定。该系统还包括处理器，该处理器被编程用于选择结构化要素(structuring element)，其中结构化要素的尺寸和形状至少部分地基于第一数字图像中感兴趣特征的尺寸和形状来进行选择。处理器还被配置成用于使用结构化要素执行第一数字图像的形态学腐蚀，以产生第二数字图像。形态学腐蚀被执行完全腐蚀第一数字图像中的感兴趣特征所需的次数。处理器还被配置成用于随后使用结构化要素执行第二数字图像的形态学膨胀，以产生经腐蚀和膨胀的图像。形态学膨胀被执行与形态学腐蚀的次数相同的次数。处理器还被配置成通过从第一数字图像减去经腐蚀和膨胀的数字图像来产生输出数字图像。完全腐蚀感兴趣特征所需的次数是自动确定的。在一些实施例中，成像装置可以是相机、扫描仪或密度计。在一些实施例中，印迹通过荧光发出光，并且成像装置通过测量通过荧光从印迹发出的光来产生第一数字图像。在一些实施例中，印迹通过化学发光发出光，并且成像装置通过测量通过化学发光从印迹发出的光来产生第一数字图像。在一些实施例中，印迹是电泳样品，并且感兴趣特征的尺寸和形状部分地由用于制备印迹的特定电泳技术确定。