مدل هوش مصنوعی IRIS که توسط پژوهشگران MIT و مؤسسه وایت‌هد توسعه یافته، با شناسایی الگوهای سیگنال‌دهی سلولی، امکان بازسازی تاریخچه ارتباط سلول‌ها و تسریع مهندسی سلول‌های بنیادی را فراهم می‌کند.
پژوهشگران MIT و مؤسسه وایت‌هد اعلام کردند که مدل هوش مصنوعی جدیدی به نام IRIS موفق شده است الگوهای ارتباطی سلول‌ها را رمزگشایی کند. این مدل می‌تواند با شناسایی «اثر انگشت» سیگنال‌دهی سلولی، تاریخچه پیام‌هایی را که سلول‌ها در طول رشد دریافت می‌کنند، بازسازی کند. یافته‌های این پژوهش در تاریخ ۸ سپتامبر در نشریه Nature Methods منتشر شده است.
به گفته تیم پژوهشی، این دستاورد می‌تواند روند مهندسی سلول‌های بنیادی، ساخت مدل‌های بیماری و توسعه درمان‌های جدید را تسریع کند. اهمیت این مدل در آن است که به جای نیاز به آزمایش جداگانه هر مسیر سیگنال‌دهی در هر نوع سلول، می‌توان با استفاده از الگوهای شناسایی‌شده توسط IRIS، تاریخچه سیگنال‌دهی را در انواع مختلف سلول‌ها بازسازی کرد.
چه رخ داد؟
پژوهشگران به رهبری پولین لی و نیکلاس هاچینز دریافتند که هر مسیر سیگنال‌دهی سلولی، الگوی خاصی از فعالیت ژنی را به جا می‌گذارد که در انواع مختلف سلول‌ها نیز پایدار است. این الگوها به کمک مدل یادگیری ماشین IRIS شناسایی شدند. IRIS می‌تواند تشخیص دهد که یک سلول در چه مرحله‌ای از رشد، چه سیگنال‌هایی دریافت کرده است؛ حتی اگر قبلاً با آن نوع سلول مواجه نشده باشد.
کلید پژوهش: مدل IRIS
به گفته پژوهشگران، IRIS یک مدل مبتنی بر شبکه عصبی است که با بررسی فعالیت کلی ژن‌ها در سلول، مسیرهای سیگنال‌دهی فعال را در مراحل مختلف رشد پیش‌بینی می‌کند. این مدل با داده‌های تجربی از هزاران سلول بنیادی انسانی که به ترکیب‌های مختلفی از شش مسیر سیگنال‌دهی اصلی پاسخ داده بودند، آموزش داده شد. سپس عملکرد آن روی سلول‌های منفرد جنین موش در مرحله گاسترولاسیون آزمایش شد و توانست زمان و مکان فعال شدن مسیرهای سیگنال‌دهی را با دقت پیش‌بینی کند.
اثر فوری و کاربردها
به گفته تیم پژوهشی، این روش می‌تواند نقشه جامعی از تاریخچه سیگنال‌دهی سلول‌ها در جنین موش یا انسان ارائه دهد. همچنین، پژوهشگران با استفاده از IRIS توانستند سیگنال‌های لازم برای ایجاد سلول‌های حیاتی در رشد ریه را شناسایی کنند و پیش‌بینی مدل در آزمایش روی جنین موش تأیید شد. این یافته‌ها می‌تواند به تولید مدل‌های دقیق‌تر از بافت ریه در آزمایشگاه و مطالعه بیماری‌هایی مانند آسم و سرطان ریه کمک کند.
گام بعدی
به گفته پژوهشگران، استفاده از مدل IRIS می‌تواند روند مطالعه ارتباط سلولی و هدایت سلول‌های بنیادی به انواع خاص سلولی را تسریع کند. همچنین، این مدل امکان توسعه مدل‌های بیماری و آزمایش درمان‌های جدید را فراهم می‌کند. پژوهشگران معتقدند این رویکرد می‌تواند به طراحی درمان‌های بازساختی برای ترمیم بافت‌های آسیب‌دیده منجر شود.
