Новый метод на основе ИИ показал, что мы можем не знать половины того, что находится в наших клетках
Большинство человеческих болезней связаны с неисправностью частей клетки. Чтобы понять, что именно может пойти не так, учёным нужен полный список её компонентов.
Исследователи из Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего и их коллеги, объединив микроскопию, биохимические методы и искусственный интеллект, совершили значительный шаг вперёд в понимании человеческих клеток.
Новый метод, названный Multi-Scale Integrated Cell (MuSIC), описан 24 ноября 2021 года в журнале Nature.
«Учёные давно осознали, что мы не знаем гораздо больше, чем знаем, но теперь у нас наконец-то есть способ заглянуть глубже», — говорит руководитель исследования Трей Айдекер.
В пилотном исследовании MuSIC выявил около 70 компонентов в клеточной линии человеческой почки, половина из которых никогда ранее не наблюдалась. В одном случае был обнаружен новый комплекс белков, связывающих РНК, который, вероятно, участвует в сплайсинге.
Обычно внутреннее устройство клеток изучают двумя методами:
- Микроскопия (позволяет видеть структуры размером около микрона, например, митохондрии).
- Биохимический анализ ассоциаций (позволяет изучать отдельные белки и комплексы на нанометровом уровне).
MuSIC использует глубокое обучение (ИИ) для создания модели клетки непосредственно на основе данных микроскопии и биохимии, преодолевая разрыв между нано- и микрометровым масштабами.
«Комбинация этих технологий уникальна и мощна, потому что впервые вместе собраны измерения в vastly different scales», — отметила первый автор исследования Юэ Цинь.
На данном этапе система не привязывает компоненты к фиксированным местам в клетке, так как их расположение может меняться в зависимости от типа клетки и ситуации.
Это было пилотное исследование, в котором проанализировали 661 белок и один тип клеток. Следующим шагом станет изучение всей человеческой клетки, а затем — сравнение разных типов клеток, людей и видов. Это может помочь лучше понять молекулярную основу многих заболеваний.