新的 AI 工具以 3D 形式揭示染色体的单细胞结构

快速阅读: 据《科学日报》最新报道，科学家开发新AI模型，能精准分析单细胞染色体折叠，揭示基因开启与关闭机制。该工具比传统方法更准确，有助于理解疾病起源及开发疗法。研究成果已公开共享，未来将进一步提升基因组结构解析精度。

染色体是储存我们DNA的微小存储单元。由于每个细胞内大约有六英尺的DNA被压缩在其内部，因此必须将其折叠得紧密才能容纳进去。这种折叠不仅节省了空间，还调控哪些基因是开启还是关闭的。然而，当DNA未能正确折叠时，可能干扰正常细胞功能并导致严重疾病，包括癌症。

历史上，科学家们依赖于对数百万个细胞数据的平均结果。这使得很难观察到单个细胞之间的独特差异。但密苏里大学工程学院的王艳丽和姜建林（Jack）开发的新AI模型改变了这一点。“这是重要的，因为即使来自身体同一部位的细胞也可以以非常不同的方式折叠染色体，”该研究的主要作者、研究生王艳丽说。“这种折叠控制着哪些基因被开启或关闭。”

研究单个细胞很棘手，因为数据往往混乱或不完整。但新的AI工具专为应对这些挑战而设计。它足够聪明，可以在噪声数据中发现弱模式，并且即使在某些信息缺失的情况下也能够估算染色体的三维形状。它还知道如何正确识别生物结构，即使它们被旋转。

与之前的深度学习AI方法相比，密苏里大学的工具在分析人类单细胞数据时准确率高出两倍以上。研究团队已将软件免费提供给世界各地的科学家。这意味着研究人员现在可以使用它来更好地理解基因的功能、疾病是如何开始的以及如何设计更好的治疗方法。“每一个单细胞都可以有不同的染色体结构，”电子工程和计算机科学杰出教授程建林说。“我们的工具助力科学家深入研究这些差异——这可以带来有关健康与疾病的新见解。”

研究人员现在计划通过扩展该AI工具来构建整个基因组的高分辨率结构，从而进一步改进它。他们的目标是为科学家提供目前最为清晰的关于我们细胞内遗传蓝图的画面。

(以上内容均由Ai生成)