Группа инженеров из MIT разработала инновационную модель глубокого обучения, способную предсказывать, как клетки эмбриона плодовой мушки развиваются и изменяются с течением времени. Эта технология может стать ключом к пониманию более сложных биологических процессов и помощи в выявлении ранних признаков заболеваний.
Клетки под микроскопом: от простого к сложному
Модель была протестирована на видеозаписях эмбрионов мушек, каждая из которых начинается как скопление около 5000 клеток. Исследователи смогли с 90-процентной точностью предсказать, как эти клетки будут разделяться и перестраиваться в течение первых минут развития.
Этот процесс, известный как гаструляция, происходит в течение часа и является важным этапом формирования тканей и органов. Понимание этих динамических изменений может помочь ученым выяснить, как клеточные взаимодействия на местном уровне приводят к образованию более сложных структур.
Применение к более сложным организмам
Команда исследователей планирует расширить использование своей модели на другие виды, такие как рыбки-зебры и мыши. Это позволит выявить общие паттерны развития и, возможно, понять механизмы, приводящие к различным заболеваниям, таким как астма.
Известно, что ткани легких у людей с астмой выглядят иначе, чем у здоровых людей. Новый метод может помочь разгадать, как эти ткани формируются на ранних стадиях, что может улучшить диагностику и тестирование новых лекарств.
Объединение технологий для лучших результатов
Исследователи использовали подход, который сочетает в себе два метода моделирования: облако точек и 'пена'. Этот двойной граф помогает более точно отобразить геометрические свойства клеток, такие как положение ядра и взаимодействие с соседними клетками.
Работа команды поддерживается Национальными институтами здравоохранения США и обещает открыть новые горизонты в области биологии и искусственного интеллекта.