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摘要RNA原位成像通常指在完整细胞或者组织水平对数种甚至数百种RNA的三维空间分布状况进行高分辨成像，从而帮助解析细胞功能的基因调控机制，或者研究不同类型细胞的空间组成和功能。针对完整细胞以及组织样本的厚样本三维RNA原位成像要求具备合适的显微光学成像技术以及配套的图像拼接算法。但是，文献报道的RNA原位成像方法，通常是在二维RNA原位成像的基础上进行简单升级，并没有针对厚样本三维RNA原位成像所需的图像拼接方法和光学系统进行研究或者优化，存在无法提供大视场拼接结果、多色成像能力弱、成像厚度不足等问题，从而限制了RNA原位成像的通量。本文围绕厚样本三维RNA原位成像中的通量提升方法开展了系统研究，提出了一种基于点集信号的大视场图像拼接方法，发展了一种提升颜色通量的多色成像方法，以及构建了提升成像深度的RNA原位成像系统。论文内容简介如下：<br>　　（1）研究了适用于RNA定位表的大视场图像拼接方法。针对RNA原位成像的数据特点，提出了一种大视场图像拼接计算框架以及相应的图像拼接方法NanoStitcher，用于从RNA定位表中生成全景图像。与传统的基于灰度图像的图像拼接方法不同，该框架依赖于定位表的拼接，因此在最小化文件大小、无损文件存储和自适应可视化等方面具有优势。证明了相对于灰度图拼接算法，NanoStitcher在图像质量方面提供了更好的整体性能。该拼接算法能够对基于定位表的RNA原位成像结果进行大视场拼接。<br>　　（2）发展了一种提升颜色通量的多色RNA原位成像方法。针对一款弱光彩色相机，发展了相应的颜色解析方法。在此基础上，将弱光彩色相机与大视场平场照明相结合，实现了稀疏信号的三维三色RNA原位成像，并使用NanoStitcher图像拼接算法对三维图像进行大视场拼接。该方法不需要在后期做不同颜色通道间的配准，不会对成像时间、成像视场等带来限制，且具有较高的检出率和较低的颜色串扰，提升了RNA原位成像的颜色通量。<br>　　（3）发展了可用于提升成像深度的RNA原位成像方法。将斜入射光片照明与双焦面成像相结合，发展了厚样本三维RNA原位成像方法。该方法可以对20μm厚度的小鼠脑片组织进行稀疏RNA信号的三维原位成像，单次成像体积达到300μm×20μm×5μm，解决了落射式平场照明成像对厚组织三维成像深度不足的问题。该方法还同时提高了成像通量，对10mm×10mm×20μm的脑片组织样品，可以将扫描成像时间减少到0.37h。