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

В Институте Вейцмана разработали уникальную технологию, которая может радикально изменить подход к изучению белков в клетках человека.

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