Нов изкуствен интелект прогнозира с голяма точност как ембрионът на дрозофилата се формира клетка по клетка

В ранните етапи на развитието тъканите и органите започват да се формират чрез движението, деленето и растежа на хиляди клетки. Екип от учени от САЩ е разработил начин да предвиди минута по минута как ще се държат отделните клетки в най-ранните етапи от развитието на дрозофилата. В бъдеще този метод може да се използва за прогнозиране развитието на по-сложните тъкани, органи и организми. Или да помогне на учените да идентифицират клетъчните модели на заболявания като астмата и рака.

Ембрионалното развитие обикновено се моделира по два начина: като облак от точки, където всяка точка представлява отделна клетка, движеща се във времето; или като „пяна“, където отделните клетки са представени като мехурчета, които се изместват и плъзгат едно спрямо друго, подобно на мехурчетата в пяната за бръснене. Вместо да избират между двата подхода, изследователите от Масачузетския технологичен институт (MIT) използват и двата, според MIT News.

Те са обединили тези данни в единичен граф, което им е позволило да отделят повече структурна информация, като например връзката на клетките една спрямо друга при развитието на ембриона.

Новият модел се основава на структура от „двоен граф“, която представя развиващия се ембрион като движещи се точки и мехурчета. Използвайки това двойно представяне, изследователите могат да уловят по-подробните геометрични свойства на отделните клетки: местоположението на клетъчното ядро, дали дадена клетка е в контакт със съседна клетка и дали дадена клетка се сгъва или дели в даден момент.

Като доказателство на концепцията екипът е обучил компютърен модел, за да „изследва“ как се променят отделните клетки по време на гаструлацията на плодовата мушица.

След това те са тествали модела върху ново видео на дрозофила. Моделът успя да предвиди с голяма точност как повечето от 5000-те клетки на ембриона на мухата ще се променят всяка минута. По-конкретно, моделът прогнозира с около 90 % точност свойствата на отделните клетки, като например дали те ще се сгънат, разделят или ще продължат да споделят ръб със съседна клетка.