Sztuczna inteligencja pręży muskuły Wiadomości o Mirażu

Nauki przyrodnicze nigdy nie były bardziej cyfrowe. Aby dowiedzieć się więcej o procesach życiowych, biolodzy gromadzą ogromne ilości danych, które informatycy analizują za pomocą opracowanych przez siebie wyrafinowanych modeli obliczeniowych. W ciągu ostatnich kilku lat dr. Uri Avinoama Z Wydziału Nauk Biomolekularnych Instytutu Naukowego Weizmanna zmaga się z jedną nierozwiązaną tajemnicą biologiczną: w jaki sposób komórki macierzyste wytwarzają nowe włókna mięśniowe? W poszukiwaniu odpowiedzi Avinoam zwrócił się do swojego przyjaciela, dr. Assafa Zareckiego z Wydziału Inżynierii Oprogramowania i Systemów Informacyjnych na Uniwersytecie Ben-Guriona w Negewie i wspólnie postanowili opracować model uczenia maszynowego umożliwiający śledzenie tego złożonego procesu biologicznego. Jako badacze Niedawno opublikowane w Molecular Systems BiologyIch model może dołączać oceny liczbowe do każdej komórki w kontekście jej unikalnego dojrzewania, co pozwoliło im zidentyfikować nowy regulacyjny punkt kontrolny w procesie.

Komórki macierzyste, z których rozwija się tkanka mięśniowa, powstają u płodu, ale niewiele pozostaje w mięśniach dorosłego człowieka. Komórki te przez większość czasu są uśpione, ale w trakcie wzrostu, wytężonej aktywności fizycznej lub urazu wkraczają do akcji. W pierwszym etapie komórki macierzyste dzielą się w celu zwiększenia ich liczby. Następnie komórki przestają się dzielić i przechodzą tak zwane różnicowanie, które jest częścią procesu dojrzewania, podczas którego komórki specjalizują się w wykonywaniu unikalnej funkcji i nabywają cechy niezbędne do jej spełnienia. W przypadku tkanki mięśniowej zróżnicowane komórki macierzyste ulegają wydłużeniu, zaczynają wytwarzać włókna białkowe, które nadają mięśniom charakterystyczną zdolność do kurczenia się, a następnie migrują do miejsca regeneracji tkanki. Po dotarciu do celu łączą się, tworząc jedną długą komórkę, zwaną włóknem mięśniowym. Grupa tych komórek tworzy cały mięsień. Jednak do tej pory naukowcy mieli trudności ze zrozumieniem, w jaki sposób komórki macierzyste postępują na tej ścieżce specjalizacji i co skłania je do przechodzenia z jednego etapu do następnego.