Открытие из Института Вейцмана: ИИ учится читать белки с точностью до одной клетки

Новый метод, получивший название CombPlex, объединяет возможности флуоресцентной маркировки и искусственного интеллекта, позволяя с одного изображения определить десятки различных белков.

Работа учёных опубликована в авторитетном научном журнале Nature Biotechnology.

У человека около 20 000 генов, примерно половина из которых кодирует белки — именно они выполняют основную функцию внутри клетки. Чтобы разобраться, как функционируют определённые ткани, необходимо видеть полную «картину» из взаимодействующих белков. Это особенно важно для диагностики и исследования таких заболеваний, как рак. Однако до сих пор биологи могли визуализировать только 3–4 белка одновременно, и на проведение полного анализа уходили недели.

Новый подход: маркировка как штрихкод

В отличие от классического метода, где каждому белку присваивается одна флуоресцентная метка, исследователи предложили оригинальное решение: прикрепить к одному белку сразу несколько меток, создавая уникальную комбинацию — своеобразный молекулярный штрихкод. Интересно, что для маркировки 20 белков достаточно всего 5 меток, а при использовании 10 — можно создать уникальные комбинации для более чем 1000 белков.

Однако распознать эти сложные комбинации вручную практически невозможно. Именно здесь и вступает в игру искусственный интеллект.

ИИ в помощь биологам

Учёные обучили нейросеть, способную анализировать изображения клеток с множественными флуоресцентными метками и точно определять, какие белки на них присутствуют. Для этого использовалась большая база изображений, собранных из международных лабораторий. Уже на демонстрационном этапе система CombPlex успешно идентифицировала 22 белка по пяти меткам. Разработчики уверены, что при добавлении шестой метки система сможет распознавать уже сотни белков одновременно.

Технология, доступная всем

Одним из ключевых преимуществ CombPlex является его совместимость с обычными флуоресцентными микроскопами, которые широко используются в клиниках и исследовательских центрах. Это открывает возможность применять инновационную технологию не только в ведущих лабораториях, но и в повседневной медицинской практике.

По словам одного из авторов исследования, доктора Лиат Керен, метод позволит получать более точную информацию о состоянии тканей, что особенно важно для персонализированной медицины и принятия клинических решений.

Будущее без традиционных ограничений

Разработчики надеются, что в перспективе CombPlex полностью заменит устаревшие методы анализа белков, предоставляя гораздо более широкий и точный взгляд на то, что происходит внутри клеток. Это станет важным шагом в развитии молекулярной диагностики и терапии заболеваний на ранней стадии.

Ранее "Курсор" сообщал о черте характера, помогающей дольше жить.