AI能看清你每一个细胞,它可能就是医学界的「鹰眼」


2020-06-06


AI 能看清你每一个细胞,它可能就是医学界的「鹰眼」
作者 爱范儿
AI能看清你每一个细胞,它可能就是医学界的「鹰眼」
AI 正在製作一本人类细胞的百科全书。
我们对人类细胞的结构了解,大部分来自生物课本:细胞膜里包着圆圆的细胞核,旁边散落着中心体、粒线体、溶体等。
但科学家表示,细胞结构根本不是这幺简单。
它的构成远比显微镜下的紫色洋葱複杂,每个部分彼此之间都有着联繫。弄清楚这一切,对医生诊断及疾病机制研究非常有好处。
50 个来自细胞科学研究中心 Allen Institute 的细胞生物学家、显微专家和电脑工程师,最近公布了人类细胞研究工具 Allen Integrated Cell。
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过去两年里,科学家用基因工程改造细胞样本,用萤光标记它们的内部结构。随后他们将超过 6,000 张发光细胞的照片供给人工智慧演算法学习,建立出 3D 模型。
现在,除了资料库内的 3.2 万个细胞种类构成清晰可见,这个智慧工具还可以预测一个未知细胞的内部运作。
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这个细胞工具专注于人体干细胞。
Allen Institute 的科学家 Greg Johnson 认为,了解健康细胞的内部运作对癌症的发现和治疗非常有用。这意味着医生可从癌细胞「回到过去」,观察比较细胞发生了什幺变化。
Allen Institute 所长 Rick Horwitz 也认为,细胞的演变过程比静态形态更重要。
即使你知道所有球员的统计资料,但从未看过比赛,你也无法预测足球比赛的结果。
他表示,这个工具可能会意外加速干细胞研究、癌症研究和药物开发。
光学显微镜是最传统的细胞观察方法。虽然成本低也操作简单,但结果往往让人沮丧。你能看到黑白清晰的轮廓,里面有很多小物体四处移动,做着各种神祕的事。但你没法知道它在做什幺,细节的缺失让人一知半解。
而基因改变、特殊染料或强光照射等技术往往会改变或损害细胞本身,不利长时间观察。而且,这些技术还仰赖昂贵的设备,在一些实验室难以达成。
这些都是必须收集图像,让人工智慧建立 3D 模型的原因所在。
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Allen Integrated Cell 查看页面。
现在用 Allen Integrated Cell,你只需要提供一张显微镜下的细胞图,人工智慧就能还原它的内部组成。这种方式不会丢失细节,也不至于让成本高得吓人。
负责化验研发团队的 Susanne Rafelski 说:
就像你只有一些车轮照,它也能从有限的资讯预测汽车的品牌和型号。
当只有模糊描述时,只要提供 Allen Integrated Cell 细胞大小、形状和细胞核的位置,人工智慧也可以提出几个不同方案,尝试猜测还原整个细胞的结构和形态。
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Allen Integrated Cell 人工智慧的两种模式,一种根据图像还原,另一种则是模糊猜测。
Fred Hutchinson 癌症研究中心的研究员 Roger Brent 已经试用了几个月。在他看来,这个工具对全世界的研究人员都有帮助,包括在不太富裕的地区。
Allen Institute 科学家表示,未来他们将随着干细胞的成长过程来扩展研究对象,比如心肌细胞和肾脏细胞。他们相信,这能进一步帮助生物学家和医生理解某些疾病的发展。
Brent 对这个工具的未来非常有信心。他认为 10 年后,手机将变得够强大可承载这个工具。这可能意味着,即使在发展中国家,一个小小的实验室也可以从癌症细胞内部来判断病情,选择最佳的治疗方法。



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