Команда инженеров из MIT создала глубокую модель обучения, которая способна предсказывать, как клетки плодовой мушки (дрозофилы) меняются и взаимодействуют в процессе развития. Эта инновация может стать важным инструментом для изучения более сложных тканей и органов, а также для выявления ранних признаков заболеваний, таких как астма и рак.
Предсказание клеточных изменений
Исследователи из MIT разработали модель, которая анализирует и предсказывает изменения в геометрических свойствах клеток дрозофилы на ранней стадии развития. Модель отслеживает показатели, такие как положение клетки и ее взаимодействие с соседними клетками, с точностью до 90%.
Специалисты применили модель к видеозаписям развития эмбрионов дрозофил, состоящих из 5000 клеток. В течение первого часа развития модель показала, как каждая клетка складывается, делится и перестраивается, переходя от гладкой формы к более сложной структуре.
Гаструляция и перспективы
Этот начальный этап развития известен как гаструляция, и его точное моделирование может помочь понять, как локальные взаимодействия клеток приводят к формированию тканей и организмов в целом. В будущем исследователи планируют применить модель к другим видам, таким как рыбки данио и мыши, чтобы выявить общие закономерности.
Модель двойного графа
Модель, разработанная MIT, основана на структуре двойного графа, которая позволяет представлять эмбрион как движущиеся точки и пузырьки. Это дает более детальное представление о свойствах клеток, таких как местоположение ядра и взаимодействие с соседними клетками.
Эти данные могут быть полезны для более точной диагностики заболеваний и разработки новых методов лечения. Исследователи подчеркивают, что основное ограничение — это доступность качественных видео данных, которые необходимы для обучения модели.
Работа поддержана Национальными институтами здравоохранения США.