【视频】Nature：用呆板进修猜测干细胞外不雅

每一个干细胞都是并世无双的，基因克隆的干细胞也不破例。这一怪异属性于昨天公然可用的年夜量3D干细胞图象中获得了展现。

作者： 年夜康健派编纂 来历： 本站原创 2017-04-06 17:04:25

每一个干细胞都是并世无双的，基因克隆的干细胞也不破例。这一怪异属性于昨天公然可用的年夜量3D干细胞图象中获得了展现。这些图象经由过程深度进修阐发和使用基因编纂东西CRISPR修改的细胞系（cell line）而得到。很快，研究者将会猜测细胞结构之中的变异以猜测癌症以及其他疾病。

由位在西雅图的艾伦细胞科学研究所（Allen Institute for Cell Science）开发的「Allen Cell Explorer」包罗一个跨越 6000 张引诱多能干细胞（iPS）图片的连续增加的库；因为凸起非凡基因的荧光标志，iPS 是光明的重要身分。

Allen Cell Explorer 地址：http://allencell.org/

「Allen Cell Explorer」对于在由几个团队于 DNA、RNA 以及卵白质层面绘制单细胞怪异性图表的工程起到增补作用。艾伦细胞科学研究所的主管 Rick Horwitz 说，该研究所展现了细胞布局的意料以外的方面，这或许会加快干细胞研究、癌症研究以及药物开发方面的进展。「假如你相识每一个足球运带动的状况却从来不看球赛，那末你不�����APP成能猜测出角逐成果。」

深切皮层之下

该工程始在一年以前，研究者将成年人的皮肤细胞从头编程成为了胚胎状的未分解的状况。然后 Horwitz 及其团队使用了 CRISPR Cas9 技能来将标签（tag）插入到基因之中以打造细胞可以于此中生长的布局。这些基因中包罗编码了夸大肌动卵白微丝（actin filament）的卵白质的编码，这类肌动卵白微丝可以帮忙细胞运动以及维持外形。很快研究者就发明，这些来自统一亲代细胞的基因不异的细胞于位置、外形的组件（好比线粒体以及肌动卵白纤维）数目上都各有差别。

一个零丁的人类干细胞，此中黄色暗示细胞膜，蓝色暗示 DNA，红色暗示微管

计较机科学家使用深度进修步伐阐发了数千张图象，然后发明了细胞的位置以及细胞布局之间的瓜葛。然后他们使用这些信息来猜测当仅有少许信息（如细胞核的位置）给出时的细胞的布局。该步伐经由过程将其猜测以及现实细胞举行比力来举行「进修」。

这些深度进修算法以及一些公司用来猜测人的偏好的算法近似，Horwitz 说：「假如你于亚马逊上面买了一把电锯，那末它就可能保举你继承采办链条油以及格子衬衫。」

这个基在深度进修的 3D 交互式东西估计将于本年上线。今朝该消息网给出了一些其事情体式格局的预览，并展示了猜测的以及现实图象的比力。

华盛顿年夜学的细胞生物学家 Benjamin Freedman 也很期待于这个艾伦研究所团队教会他们的算法辨认更多 iPS 细胞（会按照基因以及化学情况而变迁）时测验考试 Cell Explorer 的猜测功效。好比说，Freedman 说他可以从该艾伦研究所的荧光标注的干细胞中移除了与肾脏疾病有关的基因，然后看如许的突变会惹起细胞布局的如何的变迁。然后他可使用该消息网的建模东西来确定可以怎样转变其它细胞组件。Freedman 说：「终极，咱们但愿理解致使肾脏疾病的细胞层面的全历程。」

弥补缝隙

于接下来的几个月里，艾伦研究所的研究职员会更新该消息网，放上干细胞处于细胞破裂差别阶段以及当它们改变为差别的细胞类型（好比心脏或者肾细胞）时的图象。Horwitz 说，捉住细胞于差别时间点的状况是辨认基本历程的焦点。

基因不异的干细胞的 DNA（紫色）以及细胞膜（蓝色）的布局上的差异

该艾伦研究所对于干细胞的视觉阐发的夸大是为了为细胞的其他方面成立目次。好比，位在伦敦的 Cancer Research UK 慈善构造正于创举一种虚拟实际交互的乳腺癌肿瘤细胞的模子。一项叫做人类细胞舆图（Human Cell Atlas）的国际工程也于起劲按照细胞的份子构成（包孕 DNA 序列、RNA 转录以及卵白质）来界说所有人类细胞的类型。

麻省剑桥 Broad 研究院的计较机生物学家 Aviv Regev 正于研究人类细胞舆图，她说，Allen Cell Explorer 与她的研究工程互补，由于他们存眷了份子特性的外不雅，而不是基因、RNA 以及卵白质怎样于细胞中互动。她说，「研究界正于接管这一事实：细胞之间存于很多差异，以前咱们始终认为它们是不异的。是以，此刻咱们正于用一种毫无成见的措施来研究这些咱们以前所不知道的部门。」

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