Инженеры из Массачусетского технологического института (MIT) разработали глубокую обучающую модель, способную предсказывать, как отдельные клетки дрозофилы будут делиться, складываться и перестраиваться в ходе ранних стадий развития эмбриона. Эта инновационная методика может в будущем применяться для более сложных тканей и органов, а также помочь выявлять ранние признаки заболеваний, таких как астма и рак.
Точность до 90%
Исследование, опубликованное в журнале Nature Methods, демонстрирует, как новая модель изучает и прогнозирует изменения в геометрических свойствах клеток на примере видео, где развитие эмбрионов дрозофилы представлено в деталях. С точностью до 90% модель предсказывает, какие клетки будут складываться, делиться или изменяться в течение первых минут развития.
От дрозофилы к человекам
Один из авторов исследования, профессор механической инженерии Мин Гуо, объясняет, что начальная стадия гаструляции, которая длится около часа, является ключевой стадией, когда клетки перестраиваются. Исследователи надеются применить эту модель для изучения развития других организмов, таких как рыбки данио и мыши, чтобы выявить общие паттерны. В долгосрочной перспективе это может помочь понять, как развиваются ткани людей, подверженные заболеваниям.
Новая модель и данные
Основой новой модели является двойная графовая структура, представляющая эмбрион и как точки, и как пузырьки, что позволяет отслеживать более детальные геометрические изменения клеток. Важность этой модели заключается в возможности её применения к различным многоклеточным системам. Однако главным ограничением является доступность высококачественных данных, необходимых для обучения.
Исследование финансировалось в том числе Национальными институтами здравоохранения США (NIH).
