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AI打造3D細(xì)胞模型，揭示細(xì)胞微觀世界的全新方式

發(fā)布時間：2024-08-29 15:35:50 瀏覽量：129次

艾倫細(xì)胞科學(xué)研究所（Allen Institute for Cell Science）由微軟聯(lián)合創(chuàng)始人Paul Allen在西雅圖成立，其研究人員創(chuàng)建了第一個針對人類活細(xì)胞的可預(yù)測3D模型。借助此模型，科學(xué)家可以在計(jì)算機(jī)屏幕上以數(shù)字化的方式呈現(xiàn)、甚至控制細(xì)胞行為。

此模型名為“艾倫集成細(xì)胞”(Allen Integrated Cell)，是利用數(shù)萬張高清細(xì)胞圖像進(jìn)行深度學(xué)習(xí)訓(xùn)練的結(jié)果。它能夠識別亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)并投射細(xì)胞的3D多層圖像，顯示其所有組成部分是如何同時相互作用的，此種呈現(xiàn)方式前所未有。

“這是迄今為止科學(xué)界中最令我驚嘆的事情，”艾倫細(xì)胞科學(xué)研究所常務(wù)董事Rick Horwitz說道。“現(xiàn)在，我們可以三維形式在影片中動態(tài)觀察細(xì)胞的內(nèi)部工作原理。”

為創(chuàng)建此模型，研究人員使用了NVIDIA GPU、NVIDIA DGX Station AI超級計(jì)算機(jī)和cuDNN加速PyTorch深度學(xué)習(xí)框架，使用識別原子核等細(xì)胞結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)標(biāo)簽來研究圖像。

超越緩慢且昂貴的傳統(tǒng)工具

目前，科學(xué)家已經(jīng)使用熒光顯微鏡觀察了細(xì)胞的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這個過程成本高昂、緩慢且具有破壞性。在新的模型中，研究人員使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)重建3D透射光和熒光細(xì)胞圖像在大的細(xì)胞結(jié)構(gòu)方面的關(guān)系。

“這是觀察人類活細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)的全新方法，”Rick Horwitz表示?！熬拖竦谝淮慰吹秸麄€細(xì)胞一樣。在未來，這將影響藥物發(fā)現(xiàn)、疾病研究以及我們進(jìn)行人體細(xì)胞基礎(chǔ)研究的方式?！?/p>

艾倫集成細(xì)胞模型甚至可以預(yù)測有絲分裂事件的動態(tài)。利用諸如此類的功能，對于癌癥研究、制藥以及生物技術(shù)等領(lǐng)域，該模型將有可能徹底改變未來的細(xì)胞研究。

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