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深度學(xué)習(xí)可以預(yù)測(cè)細(xì)胞外觀，幫助發(fā)現(xiàn)病變過(guò)程

2017-04-12 09:18

沒(méi)有兩個(gè)干細(xì)胞是相同的，即使它們來(lái)源于同一個(gè)遺傳克隆。如此驚人的多樣性，在今天公開的一個(gè)巨大的3D干細(xì)胞圖像在線目錄中被揭示。這些圖像源自經(jīng)基因編輯工具CRISPR改變的細(xì)胞系，通過(guò)深度學(xué)習(xí)分析而生成。不久的將來(lái)，該網(wǎng)站將允許研究人員預(yù)測(cè)可能預(yù)示癌癥和其他疾病的細(xì)胞布局的變化。

這個(gè)名為Allen CellExplore（http://www.allencell.org/）的網(wǎng)站，由位于華盛頓西雅圖的艾倫細(xì)胞科學(xué)研究所（AllenInstitute for Cell Science）建立，包含了超過(guò)6000張誘導(dǎo)性多能干細(xì)胞（iPS）的圖片，這些細(xì)胞的特定基因由于使用了熒光標(biāo)記物而發(fā)光。


有不少的組織正試圖在DNA，RNA和蛋白質(zhì)水平上闡釋單細(xì)胞的獨(dú)特性，AllenCell Explorer無(wú)疑是它們的有力補(bǔ)充。艾倫細(xì)胞科學(xué)研究所所長(zhǎng)雷克·霍維茨（Rick Horwitz）表示，這些圖片可能通過(guò)揭示細(xì)胞結(jié)構(gòu)的意想不到的方面來(lái)加速干細(xì)胞研究，推動(dòng)癌癥研究和藥物開發(fā)方面的進(jìn)展。“如果你知道所有球員的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，但從來(lái)沒(méi)有看過(guò)比賽，那么你無(wú)法預(yù)測(cè)足球比賽的結(jié)果。”

深入皮膚細(xì)胞內(nèi)部

該項(xiàng)目大約一年前開始，Horwitz和他的團(tuán)隊(duì)先將成年皮膚細(xì)胞重新編程成胚胎樣、未分化狀態(tài)，然后使用CRISPR-Cas9在基因中插入標(biāo)簽，使細(xì)胞內(nèi)的結(jié)構(gòu)發(fā)光。這些基因包括肌動(dòng)蛋白絲的編碼基因，（肌動(dòng)蛋白絲是一種細(xì)胞骨架蛋白，譯注），它們有助于細(xì)胞移動(dòng)并保持其形狀。很快可以清楚地看到，來(lái)自同一親本細(xì)胞的所有細(xì)胞，在其布局，形狀和組分的數(shù)量（例如線粒體和肌動(dòng)蛋白纖維）方面各不相同。