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AI深度學(xué)習干細胞,大數據預測疾病模型

2017-04-07 來(lái)源:藥明康德  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要::“AllenCellExplorer對如何看待人類(lèi)細胞組織將起到非凡的作用。艾倫細胞科學(xué)研究所提供的這些強大工具是我們免費提供資源的一部分。

  對于干細胞生物學(xué)家來(lái)說(shuō),他們一直以來(lái)懷疑猜測兩個(gè)遺傳物質(zhì)上克隆的干細胞是否完全相同。近日,這一生物學(xué)領(lǐng)域的驚人多樣性現象在西雅圖得以進(jìn)一步確認——6000多張熒光標記的誘導性多能干細胞(iPS)圖片揭示了大量豐富的細胞生物學(xué)基礎信息。

  艾倫細胞科學(xué)研究所執行所長(cháng)RickHorwitz博士表示,這一前所未有的工具可能通過(guò)揭示細胞結構層面意想不到的數據結果,加速干細胞研究、癌癥研究和藥物開(kāi)發(fā)方面的進(jìn)展。他說(shuō)道:“細胞是非常復雜的,它涉及成千上萬(wàn)的相互作用部件,一起協(xié)調工作來(lái)驅動(dòng)和調節細胞結構及行為。我們非常興奮地推出AllenCellExplorer網(wǎng)站,并與全球科學(xué)界共享我們宏大的細胞數據、令人難以置信的圖像以及預測模型等等。”

  該項目開(kāi)始于大約一年之前,Horwitz博士和他的研究團隊將成年皮膚細胞重新編程成未分化的胚胎階段狀態(tài),然后他們使用CRISPR-Cas9技術(shù)在基因中插入熒光蛋白“標簽”,使得細胞內結構發(fā)光。這些基因包括了編碼細胞內肌動(dòng)蛋白絲的基因,這一類(lèi)蛋白有助于細胞移動(dòng)并保持其形狀。研究人員很快地清楚發(fā)現,即使來(lái)自同一親本細胞,所有遺傳克隆的細胞在其胞內組分上迥然不同:例如線(xiàn)粒體和肌動(dòng)蛋白纖維的位置、形狀和數量都具有差異性。

  值得一提的是,一體化細胞模型(TheIntegratedCellModel)是AllenCellExplorer中的一個(gè)特色組件,是應用深度學(xué)習技術(shù)預測人類(lèi)干細胞胞內組織結構的第一個(gè)模型。為了創(chuàng )建模型,研究人員對數千個(gè)人類(lèi)干細胞的高質(zhì)量圖像進(jìn)行了“培訓”,以了解干細胞組件的組織方式。具體來(lái)說(shuō),計算機科學(xué)家使用深度學(xué)習程序分析了數千個(gè)圖像,并發(fā)現了細胞胞內結構位置之間的關(guān)系。然后,他們使用這些信息來(lái)預測結構可能的位點(diǎn),比如當使用程序改變細胞核的位置之時(shí)。該計劃旨在通過(guò)將其預測結果與實(shí)際細胞進(jìn)行比較來(lái)“深度學(xué)習”。

  在接下來(lái)的幾個(gè)月中,艾倫研究所的研究人員將在細胞分裂的不同階段更新干細胞圖像,這也意味著(zhù)這些細胞將逐步轉變?yōu)椴煌募毎?lèi)型(如心臟細胞和腎細胞)。Horwitz博士認為,在不同時(shí)間點(diǎn)捕獲細胞特征對于確定其基本發(fā)育或生長(cháng)過(guò)程至關(guān)重要。

  Horwitz博士繼續說(shuō):“這是研究人員第一次使用‘深入學(xué)習’來(lái)嘗試了解實(shí)際上細胞如何組織自我的難題。我們現在大體依賴(lài)于教科書(shū)的示意圖畫(huà),這些示意畫(huà)是基于藝術(shù)科學(xué)家對相對較少數量的細胞數據的詮釋。我相信簡(jiǎn)單示意圖最終將被數量眾多的細胞數據驅動(dòng)模型所取代。”

  艾倫研究所總裁兼首席執行官AllanJones博士說(shuō)道:“AllenCellExplorer對如何看待人類(lèi)細胞組織將起到非凡的作用。艾倫細胞科學(xué)研究所提供的這些強大工具是我們免費提供資源的一部分。我們始終遵循我們的理念:創(chuàng )建和分享強大的開(kāi)放型科學(xué)工具,推動(dòng)世界各地的科學(xué)創(chuàng )新。”

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