شفقنا – محققان با استفاده از یک سیستم هوش مصنوعی، برای اولین بار توانستهاند با دقت و سرعت بالا، سلولهای حاوی اشتباهات کروموزومی نادر را ردیابی کنند. این اشتباهات، که بیش از یک قرن پیش به عنوان یکی از محرکهای اصلی سرطان پیشنهاد شده بودند، اکنون با جزئیات بیسابقهای قابل مطالعه هستند.
به گزارش سرویس ترجمه شفقنا، در سال ۱۹۱۴، دانشمند آلمانی «تئودور بووری» بر اساس مشاهدات میکروسکوپی، فرضیهای جسورانه مطرح کرد: بینظمی در محتوای کروموزومهای سلول میتواند محرک تشکیل سرطان باشد. اکنون، بیش از یک قرن بعد، محققان آزمایشگاه زیستشناسی مولکولی اروپا (EMBL) ابزاری ساختهاند که میتواند این فرضیه را در سطح سلولی بیسابقهای آزمایش کند.
مطالعه این ناهنجاریهای کروموزومی همواره بسیار دشوار بوده است، زیرا تنها تعداد بسیار کمی از سلولها در هر لحظه این ناهنجاریها را نشان میدهند بسیاری از این سلولهای معیوب به سرعت میمیرند یا حذف میشوند.
روشهای سنتی (مانند جستجوی دستی زیر میکروسکوپ) بسیار کند، خستهکننده و مستعد خطا بودند حالا محققان با ترکیب میکروسکوپی خودکار، توالییابی تکسلولی و هوش مصنوعی، سیستمی به نام MAGIC ساختند که مانند یک «بازی لیزری خودکار» عمل میکند:
۱. شکارچی هوشمند:
یک الگوریتم یادگیری ماشین که روی هزاران تصویر آموزش دیده، به طور خودکار تصاویر میکروسکوپی را اسکن میکند تا سلولهای دارای یک ویژگی خاص (در این مطالعه: میکرونوکلئوس) را پیدا کند.
میکرونوکلئوسها حبابهای کوچکی درون سلول هستند که قطعات جدا شده دیانای را در خود نگه میدارند و نشانهای قوی از بیثباتی کروموزومی و احتمال تبدیل به سرطان هستند.
۲. تگزنی لیزری:
هنگامی که هوش مصنوعی سلول مورد نظر را شناسایی کرد، مختصات آن را به میکروسکوپ میفرستد. میکروسکوپ یک پرتوی لیزر را دقیقاً به همان سلول میتاباند.
این لیزر یک رنگ فلورسنت حساس به نور داخل سلول را فعال میکند و به طور دائم رنگ آن را تغییر میدهد (مانند «تگ لیزری»).
۳. جداسازی و تحلیل عمیق:
سلولهای «تگشده» زنده میمانند و میتوانند به راحتی از جمعیت سلولی جدا شوند. سپس ژنوم این سلولهای نادر و خاص را میتوان با تکنیکهایی مانند توالییابی تکسلولی با جزئیات کامل تحلیل کرد.
با استفاده از MAGIC، تیم تحقیقاتی توانست سرعت و مقیاس مطالعه را هزاران برابر کند، نرخ خطا را اندازهگیری کند، نقش یک ژن کلیدی را تأیید کند و عوامل مؤثر دیگر (مانند شکستگیهای دیانای) را در ایجاد بیثباتی کروموزومی بررسی کند.
هوش مصنوعی MAGIC فقط یک ابزار برای مطالعه میکرونوکلئوس نیست؛ این یک پلتفرم تطبیقپذیر است. تا زمانی که یک ویژگی سلولی را بتوان به صورت بصری از یک سلول «عادی» تشخیص داد، میتوان — به لطف هوش مصنوعی — سیستم را برای شناسایی آن آموزش داد.
این یعنی میتوان از MAGIC برای شکار انواع دیگر سلولهای نادر و مهم در تحقیقات سرطان، پیری، بیماریهای عصبی و زیستشناسی بنیادی استفاده کرد.
این تحقیق گامی تاریخی به سوی درک اولین و مرموزترین رویدادهایی است که یک سلول سالم را به مسیر سرطانی شدن سوق میدهد و دری را به روی استراتژیهای جدید برای پیشگیری، تشخیص زودهنگام و درمان سرطان میگشاید.
این خبر را اینجا ببینید.