Новая модель ИИ отслеживает развитие жизни на клеточном уровне
Команда инженеров из Массачусетского технологического института (MIT) разработала новый метод, позволяющий с высокой точностью предсказывать развитие живых организмов на клеточном уровне в режиме реального времени. Ученые создали модель глубокого обучения, которая учится прогнозировать, как будут меняться геометрические свойства отдельных клеток в процессе формирования тканей. Исследование, опубликованное в журнале Nature Methods, фокусировалось на раннем этапе развития эмбриона плодовой мушки (дрозофилы), известном как гаструляция.
В течение этого процесса, длящегося около часа, кластер из примерно пяти тысяч клеток трансформируется из гладкой однородной структуры в зародыш с определенными чертами. Модель, объединившая два классических подхода к моделированию тканей — представление клеток как движущихся точек («облако точек») и как взаимодействующих пузырьков («пена»), — смогла предсказать с точностью около 90%, как каждая из тысяч клеток будет складываться, делиться и перемещаться каждую минуту первого часа развития. Модель предсказывает не только тип изменения клетки, но и точное время, когда оно произойдет.
Как пояснил соавтор работы, доцент MIT Мин Го, понимание этих локальных клеточных взаимодействий открывает путь к раскрытию механизмов формирования целых тканей и органов. Исследователи надеются применить модель для изучения развития более сложных организмов, таких как данио-рерио и мыши, а в перспективе — и некоторых человеческих тканей. Кроме того, метод потенциально может быть использован для выявления ранних паттернов, связанных с заболеваниями. Например, сравнение динамики развития здоровой легочной ткани и ткани, предрасположенной к астме, может дать новое понимание истоков болезни и улучшить диагностику.
Ключевым фактором для работы модели являются высококачественные видеоизображения развития с детализацией до отдельных клеток, которые предоставили коллеги из Мичиганского университета. Как отмечают авторы, с методологической точки зрения модель готова к работе с разными биологическими системами, а основным ограничением остается доступность подобных детальных экспериментальных данных.
Источник: New-Science.ru https://new-science.ru/novaya-model-ii-otslezhivaet-razvitie-zhizni-na-kletochnom-urovne/
ИИ искусственный_интеллект жизнь клетки живые_организмы развитие