人工智能技术揭示以前未知细胞成分,为人类发育和疾病研究提供新线索
2021-11-25 09:23:35      来源:葡京app下载日报

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美国加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员介绍了多尺度集成细胞 (MuSIC)技术,这是一种结合显微镜、生物化学和人工智能的技术,揭示了以前未知的细胞成分,可能为人类发育和疾病提供新的线索。葡京开户平台网址来源:Eurekalert网站

大多数人类疾病实质上是细胞故障的产物。但要了解细胞的哪些部分出错会导致疾病,科学家首先需要对细胞有完整的了解。美国加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员及其合作者在24日发表于《自然》杂志上的论文中,介绍了尺度集成细胞(MuSIC)技术,这是一种结合了显微镜、生物化学和人工智能的技术,揭示了以前未知的细胞成分,或为人类发育和疾病提供新线索。

“如果你想象一个细胞,你可能会在细胞生物学课本上画出五颜六色的图,上面有线粒体、内质网和细胞核。但你以为这就结束了吗?绝对不是。”美国加州大学圣地亚哥分校医学院和摩斯癌症中心教授特雷·依德克博士说,“科学家们早就意识到这点了,但现在我们终于有办法更深入地进行研究了。”

在这项初步研究中,MuSIC揭示了人类肾脏细胞系中包含的大约70种成分,其中一半是我们以前从未见过的。研究还确定了一种新的结合RNA的蛋白质复合物。该复合物可能参与重要的细胞剪接机制,这一机制使基因能够翻译成蛋白质,并帮助确定哪些基因在哪些时间被激活。

MuSIC技术的不同之处在于,首次将不同尺度的测量结果结合在一起,利用深度学习直接从细胞显微镜图像绘制细胞图谱。

通过显微镜成像,研究人员将各种颜色的荧光标记添加到被研究的蛋白质上,并跟踪它们在显微镜视野中的运动和生物物理关联。

科学家可以利用显微镜看到1微米尺度的物体,这大约是一些细胞器(如线粒体)的大小。更小的元素,比如单个蛋白质和蛋白质复合物无法通过显微镜看到,而生物化学技术使科学家能够深入观察到纳米尺度。

此外,该团队训练了MuSIC人工智能平台来查看所有数据并构建细胞模型。然而,它还没有像教科书图表那样将每一部分内容映射到特定的位置,部分原因是细胞内结构的位置会变化。

依德克指出,这是一项测试MuSIC的试点研究。他们只研究了661种蛋白质和一种细胞类型。下一步是研究所有人类细胞,再过渡到不同的细胞类型和物种。最终,通过比较健康细胞和患病细胞的不同之处,或许能够更好地理解疾病的分子基础。(葡京app下载日报 实习记者张佳欣)

编辑: 马兴亮 责任编辑: 曹月

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