人工智能发现“嗅觉”基因可能在鼻子之外还有作用

时间:2020-04-19 17:29 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

人工智能发现“嗅觉”基因可能在鼻子之外还有作用

人类有大约400个“嗅觉”基因,这些基因通过多种方式激活,使我们能够闻到各种各样的气味。然而,这些基因已被发现在身体的其他部位表达,而不是在鼻子上,它们的作用此前仍是一个谜。现在,一项新的研究发表在《分子系统生物学》上。研究发现,结肠癌细胞表现出某些气味感应基因的“表达”的患者,更有可能出现更糟糕的结果,尤其是那些患有更严重癌症的患者。

在研究癌症的发展过程中,最重要的是观察人体组织中细胞的组织结构。博士Heba Sailem,亨利爵士康生物医学工程研究所的研究员和作者的研究,随着Jens Rittscher教授和卢卡斯Pelkmans(苏黎世大学),解释说:“癌症通常与损失的组织结构特征可由某些基因的改变或压力。了解哪些基因在这一过程中发挥作用是至关重要的,这有助于开发针对癌症发展的治疗方法。”

研究人员使用了包括计算机视觉算法在内的多层人工智能来检测细胞外观和组织的变化。该算法与苏黎世大学的研究人员合作,将来自机器人显微镜的信息输入到数百万结肠癌细胞的图像中。

在每个结肠癌细胞的每个基因的扰动(或表达的减少)之后,研究发现嗅觉感知基因与细胞的扩散和排列密切相关。减少嗅觉基因的表达可以抑制细胞的扩散,潜在地通过抑制细胞的移动能力。在关键癌症基因的扰动中也观察到同样的行为。相反,这些基因的水平越高,细胞的活动力就越强。

赛伦博士说:“这就像激活了第六感,让癌细胞嗅出有毒肿瘤环境之外的路,这可能会导致癌症扩散到身体的其他部位,让病人的情况变得更糟。”

人工智能在加速这项研究的速度和效率方面起到了至关重要的作用。这台计算机是使用一个关于几十年来收集的基因功能的知识百科全书来训练的,并自动识别图像中的细胞模式。在此之前,这种类型的研究将依赖于更慢和更昂贵的人类专家识别细胞外观变化的例子的方法。

赛伦博士说:“利用已开发的人工智能系统,我们现在可以从这些实验中学到更多东西,并加速发现改变癌症组织结构的基因。”基因编辑技术CRIPSR(定期聚类的间隔短回文重复序列)现在经常用于减少细胞中大约2万个基因中每个基因的水平,以研究基因水平的改变如何影响癌细胞的行为。

与CRISPR等基因编辑技术的进步相平行的是,这项研究可能为识别不同癌症类型的基因功能开辟新的途径,这对癌症治疗和理解癌症进化至关重要。

这篇论文发表在《分子系统生物学》杂志上。

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