毫无疑问,医学已经取得长足进步;我们对人体运作方式的了解比以往任何时候都多得多。
不过,观察人体内部仍然是一项挑战。没错,扫描、染色和显微镜能让我们一窥人体的运作,但它们提供的信息有限。更不用说,它们还可能损伤或改变医生、研究人员最初想要观察的细胞。
要准确观察单个细胞如何对抗疾病尤其困难。这也会让人难以判断患者需要什么才能康复。
为了更全面地了解单个细胞内部发生的情况,艾伦研究所的研究人员转而采用人工智能,创建了首个完整的人类细胞三维模型,展示细胞内各种成分和结构如何相互配合、共同运作。
该模型展示了典型的人诱导多能干细胞(hiPSC)可能呈现的样子(他们选择hiPSC,是因为在标记其中不同结构时,正在对这些细胞进行克隆)。为了训练生成该模型的人工智能,研究人员对数千个细胞进行了详细扫描——他们的在线工具免费向公众开放,可提供32,000个细胞的三维视图。
利用这些信息,人工智能生成了一个模型,用来预测细胞中的每种细胞器(即内部成分)最可能位于何处,以及它们如何与细胞的其他部分相互配合。只要提供显微镜图像,该模型就能预测这些细胞器在任何新细胞中的位置。
研究人员还利用人工智能创建了一个概率模型:输入细胞的大小和形状,以及细胞核的位置后,模型会尽可能估算这些细胞器可能位于何处。
这些模型对医生和科学家很有用,因为它们能让人近距离观察癌症及其他疾病对单个细胞造成的影响。向人工智能输入癌细胞的数据和图像后,他们就能更全面地了解细胞及其各个组成部分受到的影响。而这可以帮助医生了解如何根据每位患者的疾病制定有针对性的治疗方案。
艾伦研究所团队希望这些工具能帮助推动医学研究普及,让医疗资源匮乏地区的医疗服务得到改善。因此,研究人员正致力于改进这些工具,创建更完整的模型,据美国国家公共电台(NPR)报道。他们希望在未来几个月内推出一个更全面的数据库,收录更多细胞的模型。



