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人工智能驅(qū)動(dòng),我國(guó)科研人員建立空間蛋白質(zhì)組學(xué)新技術(shù)

2025/2/6 19:52:55 來(lái)源:IT之家 作者:浩渺 責(zé)編:浩渺

IT之家 2 月 6 日消息,據(jù)“中科院之聲”消息,1 月 23 日,中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所趙方慶團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞》(Cell)上發(fā)表了題為 High-resolution spatially resolved proteomics of complex tissues based on microfluidics and transfer learning 的研究論文。

IT之家從官方介紹獲悉,該研究提出了全新的空間蛋白組學(xué)技術(shù)框架 ——PLATO,通過(guò)整合人工智能深度學(xué)習(xí)算法與微流控技術(shù),實(shí)現(xiàn)了全組織切片水平的高分辨率空間蛋白質(zhì)組檢測(cè)(25 微米分辨率,數(shù)千個(gè)蛋白),突破了高通量原位組學(xué)技術(shù)瓶頸。

▲ 基于深度學(xué)習(xí)算法的蛋白質(zhì)空間分布重構(gòu)流程圖

據(jù)介紹,現(xiàn)有空間蛋白質(zhì)組方法主要依賴抗體染色或質(zhì)譜技術(shù)。前者因靶標(biāo)數(shù)量有限,僅能檢測(cè)幾十至幾百種蛋白分子;后者檢測(cè)種類豐富,但逐點(diǎn)取樣方式增加了實(shí)驗(yàn)成本和規(guī)模。

PLATO 在斷層掃描成像的重構(gòu)原理中汲取靈感,通過(guò)降維后的平行流投影與深度學(xué)習(xí)算法 Flow2Spatial 相結(jié)合,重構(gòu)出蛋白質(zhì)的高分辨率空間分布。

▲ PLATO 的微流控芯片裝置圖和原位采樣結(jié)果

Flow2Spatial 運(yùn)用自編碼器模型,將平行流投影的實(shí)驗(yàn)過(guò)程模擬為“降維編碼”,并通過(guò)整合其他空間組學(xué)數(shù)據(jù)如組織學(xué)染色、空間轉(zhuǎn)錄組學(xué)等,對(duì)蛋白質(zhì)空間分布進(jìn)行高精度“升維解碼”。這一原創(chuàng)算法突破了傳統(tǒng)技術(shù)難以獲取空間信息的限制,提高了空間蛋白質(zhì)組的覆蓋度和分辨率,為解析其他組學(xué)分子的空間分布提供了新方案。

PLATO 深度融合了人工智能算法、微流控和質(zhì)譜技術(shù),隨著技術(shù)迭代創(chuàng)新,有望成為推動(dòng)生命科學(xué)研究的重要工具。

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關(guān)鍵詞:人工智能,蛋白質(zhì),細(xì)胞
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