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AI打造3D细胞模型，揭示细胞微观世界的全新方式
发布时间：2024-08-29 15:35:50 浏览量：122次
艾伦细胞科学研究所（Allen Institute for Cell Science）由微软联合创始人Paul Allen在西雅图成立，其研究人员创建了第一个针对人类活细胞的可预测3D模型。借助此模型，科学家可以在计算机屏幕上以数字化的方式呈现、甚至控制细胞行为。
此模型名为“艾伦集成细胞”(Allen Integrated Cell)，是利用数万张高清细胞图像进行深度学习训练的结果。它能够识别亚细胞结构并投射细胞的3D多层图像，显示其所有组成部分是如何同时相互作用的，此种呈现方式前所未有。
“这是迄今为止科学界中最令我惊叹的事情，”艾伦细胞科学研究所常务董事Rick Horwitz说道。“现在，我们可以三维形式在影片中动态观察细胞的内部工作原理。”
为创建此模型，研究人员使用了NVIDIA GPU、NVIDIA DGX Station AI超级计算机和cuDNN加速PyTorch深度学习框架，使用识别原子核等细胞结构的蛋白质标签来研究图像。
超越缓慢且昂贵的传统工具
目前，科学家已经使用荧光显微镜观察了细胞的内部结构，这个过程成本高昂、缓慢且具有破坏性。在新的模型中，研究人员使用卷积神经网络重建3D透射光和荧光细胞图像在大的细胞结构方面的关系。
“这是观察人类活细胞内部结构的全新方法，”Rick Horwitz表示。“就像第一次看到整个细胞一样。在未来，这将影响药物发现、疾病研究以及我们进行人体细胞基础研究的方式。”
艾伦集成细胞模型甚至可以预测有丝分裂事件的动态。利用诸如此类的功能，对于癌症研究、制药以及生物技术等领域，该模型将有可能彻底改变未来的细胞研究。
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