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深度學習可以預(yù)測細胞外觀，幫助發(fā)現(xiàn)病變過程

2017-04-12 09:18

沒有兩個干細胞是相同的，即使它們來源于同一個遺傳克隆。如此驚人的多樣性，在今天公開的一個巨大的3D干細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改變的細胞系，通過深度學習分析而生成。不久的將來，該網(wǎng)站將允許研究人員預(yù)測可能預(yù)示癌癥和其他疾病的細胞布局的變化。

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


有不少的組織正試圖在DNA，RNA和蛋白質(zhì)水平上闡釋單細胞的獨特性，AllenCell Explorer無疑是它們的有力補充。艾倫細胞科學研究所所長雷克·霍維茨（Rick Horwitz）表示，這些圖片可能通過揭示細胞結(jié)構(gòu)的意想不到的方面來加速干細胞研究，推動癌癥研究和藥物開發(fā)方面的進展。“如果你知道所有球員的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，但從來沒有看過比賽，那么你無法預(yù)測足球比賽的結(jié)果。”

深入皮膚細胞內(nèi)部

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