（通讯员：曹巽 张地）近日，我校tyc122cc太阳成集团、湖北洪山实验室Daisuke Takao教授团队在单细胞表型图谱的建立与应用研究中取得重要进展。该研究团队开发了一款基于人工智能的图像分析工具，并构建了一个系统、全面的哺乳动物细胞单细胞表型图谱数据库。应用该分析方法，研究团队识别出细胞周期进程中的关键细胞形态学特征，为阐明细胞增殖的调控机制提供了新的研究思路。相关研究成果以“High-Content Phenotyping Reveals Golgi Dynamics and Their Role in Cell Cycle Regulation”为题，发表在国际权威期刊Journal of Cell Biology上。

细胞的形态特征与其功能密切相关，深度参与动物的发育与健康调控。因此细胞层面的形态表型分析在兽医学和畜牧学等领域具有重要的科学意义。近年来，显微成像技术与深度学习算法的发展，使高通量提取细胞及亚细胞形态特征成为可能。然而从海量图像数据中识别与功能相关的关键特征仍具挑战。本研究基于人工智能算法开发了一套通用的单细胞表型分析流程，可对显微图像进行自动分割与特征提取，生成单细胞图谱，并通过多元分析揭示细胞间细微的形态差异。该方法为解析细胞增殖、分化等关键生物过程提供了新的技术工具（图1）。

图1. 基于图像的单细胞表型分析概况

应用该方法，研究团队系统分析了哺乳动物细胞在增殖与分化命运选择过程中细胞结构的动态变化及其调控机制。研究特别关注在静止期（G0期）形成、能感受细胞外信号并深度参与命运决定的纤毛，以及与纤毛功能密切相关的高尔基体结构动态。结果显示，在静止期向增殖期转换（G0/G1转换）受阻的条件下，原本应解体的纤毛异常保留，同时高尔基体出现分散的现象，表明这些细胞内结构的形态变化是影响细胞周期顺利推进的关键因素（图2A）。进一步研究显示，细胞周期调控因子Aurora kinase A（AURKA）参与了上述结构动态的调控。基于这些发现，研究团队提出了一个新的细胞周期检查点模型，认为高尔基体与纤毛的结构动态可能作为主动调控细胞周期的时序性的重要节点，参与细胞功能的精细调控（图2B）。

图2. 基于细胞表型特征分析提出的细胞功能调控新模型

本研究通过开发单细胞表型分析工具并构建哺乳动物细胞表型图谱，不仅深化了对细胞周期调控机制的理解，也为畜牧业和育种领域的相关研究提供了新的技术支撑和应用潜力。

太阳成集团tyc122ccvip研究生曹巽、本科生彭奕铭、研究生杨梦园为论文的共同第一作者，太阳成集团tyc122ccvip教授Daisuke Takao为论文的通讯作者，研究生甘梦玲、张地，本科生周士月共同参与了该项研究。该研究获得国家自然科学基金的资助。

审核：Daisuke Takao

原文链接：https://doi.org/10.1083/jcb.202503083