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人工智能揭示未知细胞成分:人体细胞包含70多种成分

2021年12月01日 13:57
来源:看点网    阅读量:16495   
人工智能揭示未知细胞成分:人体细胞包含70多种成分

,据国外媒体报道,基于人工智能的最新技术揭示了之前未知细胞成分,可能为人类发展和疾病治疗提供新的线索。

多数人类疾病都可追溯至细胞某些部分出现问题,例如:肿瘤能够生长是因为基因未准确地转化为特定蛋白质,或者新陈代谢疾病产生是因为线粒体无法正常激活,但要理解细胞中哪些部分可能出现错误,科学家首先需要一个完整的细胞成分列表。

通过结合显微镜、生物化学和人工智能技术,美国加州大学圣地亚哥医学院研究人员已获得重大突破,他们认为这对于理解人类细胞具有重要意义。该项技术被称为“多尺度集成细胞”,相关研究报告发表在 11 月 24 日出版的《自然》杂志上。

当你联想到人体细胞结构时,可能会想到细胞生物学教科书中描绘的线粒体、细胞内质网和细胞核的彩色图案,但这就是全部吗?当然不是,科学家早就意识到,我们不知道的细胞秘密远比我们知道的更多,但现在我们终于掌握一种更深层次的探索方法。

在初步研究中,通过 MuSIC 技术揭示了人类肾脏细胞系中大约 70 种成分,其中一半之前未曾发现过,在一个实例中,研究人员发现一组蛋白质形成了一个陌生结构,最终研究揭示该结构是一种结合 RNA 的新型蛋白质复合物,该复合物可能与剪接有关,剪接是一种重要的细胞活动,它能使基因转化为蛋白质,并有助于研究哪些基因何时被激活。

研究细胞内部以及细胞内多种蛋白质,通常使用显微成像或者生物物理关联技术进行分析,研究人员将不同颜色的荧光标记添加在感兴趣的蛋白质上,并在显微镜视野内跟踪它们的运动及关联,为了研究生物物理上的关联性,研究人员可能会使用一种靶向蛋白质的特定抗体,它能从细胞中抽取蛋白质,之后观察哪些物质附着在上面。多年以来,研究小组一直对绘制细胞内部工作原理颇感兴趣,直接在细胞显微图像上使用 MuSIC 技术深度分析细胞结构的差异性。

结合这些最新技术可获得独特、高效的观测结果,因为这是首次在与众不同的尺度上测量细胞显微结构,科学家通过显微镜可观察直径 1 微米以内的物体,这大约是一些细胞器的大小,更小的元素,例如:单个蛋白质和蛋白质复合物,通过显微镜是看不到的,然而,通过生物化学技术,可以从某单一蛋白质开始,科学家可以将观测范围缩小至纳米等级(1 纳米是 1 米的十亿分之一,1 纳米相当于 1000 微米)。

研究小组通过 MuSIC 人工智能平台查看所有数据并构建细胞模型,该系统还没有像教科书图表那样将单元格内容映射至特定位置,部分原因是它们的位置并不一定是固定的,组件位置是可变的,并依据单元类型和情况而发生变化。MuSIC 的初步研究仅研究了 661 种蛋白质和 1 种细胞类型,下一个环节很明显,就是将整个人类细胞完全分离,然后转移至不同的细胞类型,人类和其他物种,最终分析比较健康细胞和患病细胞之间的差异,从而可能更好地理解许多疾病的分子基础。

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[责任编辑:柳暮雪]