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.
General5 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 (10月15日)
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。
General
KZ·AI DBEBИнсайт дня
AI模型破译细胞通讯语言
全文为俄语
相关文章
GitHub 上已收集了 700 多个使用 Claude 创建视频的提示
GitHub 上已收集了 700 多个使用 Claude 创建视频的提示。现在,您只需用普通语言描述所需的结果即可创建动画、动态图形、3D 场景甚至交互式迷你游戏。该集合包含 700 多个现成的示例。每一个…
Telegram — GPT Time | Нейросети | ИИ
Paragon:每周摘要
Paragon:每周摘要 我们的分析和材料: 🟠阻碍你利用 AI 赚钱的 5 个原因 🟠ElevenLabs:除了配音之外,什么是免费的 🟠YouTube 封面 300 美元:5 天内开始计划 🟠Poe:从 Claude、GPT 和 Gemini 收集你自己的 AI 🟠11 个 AI 服务...
Telegram — Paragon | Нейросети и ИИ
神经网络讲述了他们对人类的真实想法。事实证明,答案非常严峻。
12 个神经网络讲述了他们对人类的真实想法。事实证明,答案非常严峻。在一项不同寻常的实验中,12 个领先的人工智能模型被问了三次相同的问题:人类最不愉快的真相是什么?在 35 个答案中的 29 个中,神经网络得出了类似的结果……
Telegram — GPT Time | Нейросети | ИИ
人工智能对谷歌搜索的改变扰乱了在线出版
The Verge 着眼于谷歌新的人工智能搜索功能如何影响在线出版。
SMNTCN (Semanticon) — глобальные новости ИИ