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深度学习模型解析细胞分化的分子语法规则2025-07-22 09:34:45

通过对生物分子互动的深入研究,研究人员设计出了一种能够从海量数据中提取“语法规则“的深度学习框架。类似于ChatGPT分析语言的方式,GET模型可以从此前未接触过的细胞类型中预测出基因表达情况。中国清华大学智能产业研究院兰艳艳团队开发出GET模型,基于213种人类细胞染色质数据,可预测干细胞分化路径,并可在白血病等研究中发现关键转录因子之间的互作作用机制。深度学习模型预测干细胞分化命运,加速组织工程和再生医学应用。

北京大学赵扬等团队以人iPSCs向心肌细胞分化为模型,基于机器学习的分化系统,成功实现了非侵入式地对人iPSCs诱导分化成心肌细胞的不同阶段的诱导效率的实时预测;对分化时间和诱导因子浓度进行实时判断,有效调控和干预了人iPSCs向心肌细胞分化的效率;建立了基于细胞图像的机器学习算法,且成功应用于人iPSCs在心肌细胞分化中间态细胞的纯化。利用细胞图像机器学习算法,将为小分子诱导物的筛选提供检测指标,可有效优化干细胞分化研究。
 
利用AI可以更精准地构建基于胚胎干细胞的疾病模型,为疾病机制研究和新疗法开发提供更可靠的基础。同时,通过分析大量数据,有望发现针对特定疾病的更有效治疗策略和药物靶点。再者,AI可以进一步优化胚胎干细胞的培养和分化过程,提高细胞质量和效率,降低成本。另外,随着技术的不断进步,AI与胚胎干细胞研究的融合将更加紧密,可能会催生出新的研究方向和应用领域。例如,可能会出现结合AI的实时监测和调控系统,动态调整干细胞培养环境以获得最佳效果;或者利用AI辅助设计个性化的胚胎干细胞治疗方案等。
 
出自《干细胞与人类健康研究进展》 作者:潘杰,中山皓博.