По сообщению MIT, по мере развития эмбриона из небольшого скопления стволовых клеток, эти ранее "чистые" клетки начинают принимать на себя более специализированные роли, такие как клетки мозга, печени или мышц, и организовываться в трехмерные структуры, такие как ткани и органы. Судьба каждой клетки — какой тип специализированной клетки она станет — зависит от того, какие гены включены или выключены в клетке. Эти шаблоны активности генов формируют структуру и функцию клетки, позволяя ей занять конкретную роль в организме. Однако это решение не зависит от индивидуальных клеток. Они постоянно отправляют и получают химические сигналы от соседних клеток, что помогает им понять, где они находятся, на какой стадии развития и кем им следует стать. Эти сообщения распространяются через многоступенчатые последовательности, называемые сигнальными путями, которые переводят внешние сигналы в конкретные изменения активности генов в клетке. Для исследователей возможность восстановить последовательность инструкций, которые клетка получила, предложила бы мощный способ понять, как развиваются ткани и как эти процессы нарушаются при болезнях. Однако это было сложно осуществить, так как ученые долгое время считали, что эффекты сигнальных путей сильно варьируются между типами клеток, что означает, что им нужно было бы картографировать каждый путь отдельно для каждого типа клеток — трудоемкий и кропотливый процесс. Теперь, в новом исследовании, возглавляемом помощником профессора биологии MIT и членом Института биомедицинских исследований Уайтхеда Пулином Ли и аспирантом Николасом Хатчинсом, исследователи обнаружили, что каждый сигнальный путь оставляет уникальный "отпечаток пальца" — отличительный шаблон активности генов, который отражает конкретные сигналы, которые клетка встретила. Важно, что эти отпечатки пальцев последовательны для разных типов клеток для одного и того же сигнального пути, что означает, что вместо картирования каждого типа клеток отдельно ученые могут восстановить истории сигналов через множество типов клеток, используя эти специфические отпечатки путей. Это открытие стало возможным благодаря модели машинного обучения под названием IRIS. Эта модель может обнаруживать отпечатки пальцев различных сигнальных путей и определять, какие сигналы клетка получила на разных стадиях развития внутри эмбриона, даже для типов клеток, с которыми она не сталкивалась ранее. Этот подход на основе искусственного интеллекта представляет собой значительный прогресс по сравнению с традиционными методами, которые требуют от исследователей экспериментально тестировать каждый путь в каждом возможном типе клеток, и открывает возможность комплексно картировать истории сигналов каждой клетки внутри мышиного или человеческого эмбриона в беспрецедентном масштабе. "Представьте себе системы распознавания голоса, такие как Siri, которые обучены в основном на английском языке, но затем используют это обучение, чтобы помочь им распознавать другие языки", — говорит Ли. "Это называется трансферным обучением, и именно поэтому IRIS может работать с многими различными типами клеток." Подробные результаты исследования, опубликованные в журнале Nature Methods 8 сентября, могут ускорить инженерное проектирование стволовых клеток для регенеративной медицины и улучшить создание органоидов — миниатюрных 3D моделей, которые имитируют реальные органы — для изучения механизмов заболеваний и тестирования новых лекарств. Это связано с тем, что как только исследователи узнают шаблон сигналов, который заставляет стволовую клетку становиться конкретным типом клетки, они могут воспроизвести эти сигналы, чтобы контролировать судьбу стволовых клеток в лабораторных или медицинских условиях. IRIS — это модель на основе нейронной сети, которая, по сути, является системой, управляемой ИИ, предназначенной для распознавания шаблонов в сложных данных, аналогично тому, как наши мозги распознают шаблоны. Она анализирует общую активность генов клетки и оценивает, какие сигнальные пути, вероятно, были "включены" в определенные моменты времени в процессе развития. Ли и Хатчинс обучили IRIS на большом экспериментальном наборе данных, который измерял, как тысячи человеческих эмбриональных стволовых клеток реагировали на десятки комбинаций шести основных сигнальных путей на нескольких стадиях развития. Это создало комплексную карту, или атлас, того, как комбинации сигналов влияют на поведение клеток. Команда затем протестировала IRIS, используя отдельные клетки из мышиных эмбрионов во время гаструляции, стадии, когда клетки быстро разветвляются в разные судьбы. IRIS смогла точно предсказать, когда и где конкретные сигнальные пути активировались в клетках, предназначенных для становления частью сердца, кишечника, мышц и спинного мозга. Это разнообразие сигнальных молекул и направляет клетки к формированию правильных структур в правильных местах. С этим подходом ученые могут не только начать понимать основы клеточной коммуникации, но и получить практическую дорожную карту для направления стволовых клеток в конкретные функциональные типы клеток в лаборатории. Когда исследователи использовали IRIS для определения сигналов, необходимых для создания клеточного типа, критически важного для развития легких, модель предсказала, что активация конкретного сигнального пути будет способствовать развитию легких. Эксперименты на мышиных эмбрионах подтвердили предсказание модели. Определив точные комбинации сигналов, которые стимулируют развитие клеток легких, они могут более надежно создавать точные лабораторные модели легочной ткани. "Таким образом, IRIS помогает нам расшифровать язык, который клетки используют для общения друг с другом, гораздо быстрее, чем мы могли бы достичь этого экспериментально", — говорит Хатчинс. Эти улучшенные модели позволят исследователям изучать такие болезни, как астма, рак легких и легочная фиброз, при которых легочная ткань рубцуется, часто без известной причины. Затем они могут использовать эти модели для тестирования потенциальных терапий и, в конечном итоге, разрабатывать регенеративные методы лечения, которые могут восстановить поврежденную ткань. Материал подготовлен нейросетью на основе оригинальной публикации. ИИ может ошибаться в деталях (цифры, имена, даты, цитаты) — для важной информации сверяйтесь с первоисточником.
Startups5 分钟阅读
内容来自原始来源:
SMNTCN (Semanticon) — глобальные новости ИИ
在 SMNTCN (Semanticon) — глобальные новости ИИ 阅读全文本内容来自公开来源。若发布内容影响您的权利 → 申请删除信息
AI模型破译细胞通讯语言
麻省理工学院研究揭示细胞信号如何形成特化细胞。
SMNTCN (Semanticon) — глобальные новости ИИ作者: SMNTCN — AI & Tech News2026年10月15日 (5天前)
提供 4 种语言版本AI 摘要:要点
- 麻省理工学院研究揭示细胞信号如何形成特化细胞。
Startups
KZ·AI 8417Инсайт дня
AI模型破译细胞通讯语言
全文为俄语
相关文章
Startups1 分钟
Replika 联合创始人推出了 Wabi——一款可以自行创建应用程序的人工智能信使
🤖 Replika 联合创始人推出了 Wabi - 一个可以自行创建应用程序的 AI 信使。 Evgenia Kuida 开放了 Wabi——一个结合了信使和迷你应用程序生成器的个人人工智能代理。在这里,您可以为不同的...创建单独的线程,而不是通常的聊天。
Telegram — GPT Time | Нейросети | ИИ
ENHugging Face CEO warns that Netflix’s OpenAI hack documentary isn’t accurate
Before you share the Netflix documentary "AI Gone Rogue" take note. Clem Delangue, Hugging Face's co-founder who is featured in the film, says it went "full doomer mode" and isn't accurate.
TechCrunch — AI
SMNTCN (Semanticon) — глобальные новости ИИ
谷歌更加个性化的 Gemini AI 即将进入你的汽车
谷歌正在为汽车中的 Gemini AI 带来个人智能。通过此更新,Android Auto 中的 Gemini 以及内置 Google 的汽车可以跨 Google 应用程序访问您的信息,包括 Gmail、日历、地图、照片、YouTube 和搜索。举个例子,谷歌说……
The Verge — AI

