人工智能揭示胚胎发展异常的原因的线索

乔叔叔每天吸烟一包,饮料像鱼和晚年生活。他哥哥,相似的生活方式,屈服于55岁癌症。为什么一些人发展某些疾病或障碍而其他人不?在新研究报道,可以帮助提供答案,塔夫茨大学的科学家们,与佛罗里达大学的合作,已经开发出一种新颖的方法,利用人工智能照亮细胞过程和建议可能的目标正确的畸变。

研究结果,发表在10月6日科学的信号提前在线打印,被认为标志着人工智能首次被用来发现分子模型,解释了为什么一些组织的细胞在胚胎发生偏离正常发展,博士,资深作者迈克尔·莱文说Vannevar Bush的生物学教授塔夫斯和塔夫茨再生和发育生物学中心主任。

本文基于中心的早期研究了解蝌蚪melanoma-like细胞的发展和转移以及工作应用人工智能来帮助解释真涡虫的再生。莱文说,新的发现表明,我们的方法可以采取远远超出简单的生物体和应用于脊椎动物细胞行为的生理机能。”

为科学的信号人工智能研究中,研究人员运用一种称为进化计算精确的早期研究分子机制诱导正常色素细胞在胚胎非洲爪蟾蜍光滑的青蛙转移。研究人员使用一系列的药物干扰细胞的正常的生物电和血清素激活的信号在关键发展阶段。即使没有DNA损坏或接触致癌物质,影响胚胎的色素细胞获得奇异,树枝的形状和其他发达melanoma-like特点、增殖失控和入侵青蛙的内部器官。

这取决于蛋白质的生物途径是调整,只有一定比例的青蛙发达黑色素瘤,而其余的保持健康。“这个过程的随机性。没有相同的结果在所有动物暴露于同样的代理,可以模仿人类致癌刺激的反应的变化,”莱文说。

此外,开发的蝌蚪黑色素瘤发展它在每个色素的每个青蛙100%转移或完全正常。莱文说,基本上所有的色素细胞在一个蝌蚪是一个硬币的一部分,这两次正面(正常)或反面(癌症)。“转移似乎是一组动态而不是一个单细胞的决定,”他说。

最近的研究应用进化计算理解这个复杂的细胞行为。

玛丽亚Lobikin博士最近从莱文博士研究生实验室和第一作者科学的信号纸,首次发现积木-受体,激素和其它信号蛋白的血清素激活的信号通路调节melanoma-like细胞的行为。然后,团队应用人工智能模拟进化生成化学信号网络的“虚拟胚胎”表现出相同的行为,研究人员在他们的实验观察到真正的蝌蚪。

像生物进化,进化计算不随机或详尽测试每一个可能性,而是使用增量改进和选择快速收敛在一个解决方案。“人工智能系统进化的途径,正确地解释了所有现有的和非常令人费解的数据。最重要的是,它还从未见过正确的预测数据,”莱文说。

知识收集关于这些分子信号通路影响寻找新的治疗方法和目标肿瘤预防和更好的理解其他许多看似随机决策由细胞生物。莱文说,当足够的数据是可用的,研究人员可以使用这种方法来开发一个系统来帮助医生了解病人的个体基因对治疗的反应以及环境因素,导致癌症。

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