在遗传和生物医学研究方面的重大突破，密苏里大学的两位科学家开发了一种强大的新型人工智能工具，能够预测单个细胞内染色体的三维形状——帮助研究人员获得对我们基因如何运作的新视角。
染色体是储存我们DNA的微小盒子。由于每个细胞内部大约有六英尺长的DNA，因此必须紧密折叠以适应。这种折叠不仅节省空间——它还控制着哪些基因是活跃的或非活跃的。但是，当DNA的折叠方式不正确时，会干扰正常的细胞功能，导致严重疾病，包括癌症。
历史上，科学家们依赖于平均数百万个细胞结果的数据。这使得几乎不可能看到单个细胞之间的独特差异。但密苏里大学工程学院的Yanli Wang和Jianlin“Jack”Cheng开发的新AI模型改变了这一点。
“这很重要，因为即使是来自身体同一部分的细胞，其染色体的折叠方式也可能非常不同，”研究的首席作者、研究生Wang说。“这种折叠控制着哪些基因被开启或关闭。”
研究单个细胞是棘手的，因为数据往往杂乱无章或不完整。但新的人工智能工具专门设计用于应对这些挑战。它足够智能，可以在嘈杂数据中识别微弱模式，并且即使某些信息缺失，也知道如何估计染色体的三维形状。
它还理解如何正确“看”生物结构，即使在旋转时也是如此。与以往的深度学习AI方法相比，密苏里大学的工具在分析人类单细胞数据时的准确性超过了两倍。
该团队已将软件免费提供给全球科学家。这意味着研究人员现在可以使用它更好地理解基因如何功能、疾病如何开始以及如何设计更好的治疗方案。
“每一个细胞可能有不同的染色体结构，”电气工程与计算机科学的Curators’ Distinguished教授Cheng说。“我们的工具帮助科学家详细研究这些差异——这可以带来对健康和疾病的新见解。”
研究人员现在计划进一步改进该AI工具，将其扩展到构建整个基因组的高分辨率结构。他们的目标是给科学家们提供关于我们细胞内遗传蓝图的最清晰图像。
