從患者自身細胞中生長出來的模型器官有一天可能會徹底改變疾病的治療方式。在實驗室中，一個人的細胞被哄到心臟，肺，肝或腎中，可以用來更好地了解他們的疾病或測試藥物是否可能對他們有幫助。但是，這一未來取決於科學家從乾細胞形成複雜組織的能力，這是一項艱鉅的任務。
在自然環境中，幹細線上麻將推薦胞隨著成熟而形成可預測的模式。隨著時間的流逝，這些模式會演變為成年生物的組織。不過，在實驗室中，研究人員一直在努力控制干細胞的空間組織捕魚達人攻略，這是朝著能夠為研究或治療目的創建功能性器官邁出的重要一步。一些人轉向3D打印，以按所需形狀佈置幹細胞群。但是這種方法並不總是成功的，因為細胞經常會從打印位置移走。
現在，格拉德斯通研究所的科學家與波士頓大學的研究人員合作，已經使用一種計算模型來學習如何誘使乾細胞形成新的排列方式，包括最終可能在生成個性化器官中有用的排列方式。
這項研究的主要作者，格拉德斯通高級研究員托德·麥克德維特（Todd McDevitt）博士說：“我們已經展示瞭如何利用乾細胞的內在能力進行組織。”該研究發表在《細胞系統》雜誌上。 “這為我們提供了一種工程化組織的新方法，而不是一種打印方法，在該方法中，您試圖以物理方式將細胞壓入特定的結構。”
波士頓大學機器人實驗室主任，同時是該論文的共同通訊作者的卡琳·貝爾達說：“這項工作證明了將計算方法應用於乾細胞生物學以了解這些細胞的複雜性的力量。”
與胚胎中發現的干細胞相似，誘導性多能幹（iPS）細胞有可能變成體內幾乎所有類型的細胞。研究人員已經找到了引導iPS細胞成為許多此類細胞類型的方法，包括心臟和大腦。有些已經在實驗室中使用這些細胞來模擬疾病，甚至移植到患者體內。但是培養皿中的細胞團與功能不是一回事財神娛樂城三維器官。
“儘管組織對於起作用的組織很重要，但作為科學家，我們已經有所不同。娛樂城推薦ptt醫院在幹細胞培養皿中組織組織。”加州大學舊金山分校發育與乾細胞生物學計劃的研究生，新論文的第一作者阿什利·利比說。加州大學伯克利分校和加州大學舊金山分校（BioE）的生物工程聯合研究生課程的學生。新球網娛樂城經常會混用不同類型的細胞。”
McDevitt和他的同事先前表明，阻斷或“敲低”兩個不同基因ROCK1和CDH1的表達會影響培養皿中生長的iPS細胞的佈局。科學家們想知道他們是否可以預測在不同時間點以不同程度改變ROCK1和CDH1而產生的細胞的確切排列。但是有太多可能的變量-每個基因敲除的時間和程度，實驗的持續時間，受影響的細胞比例-以至於測試每種可能的組合都將非常耗時。因此，麥克德維特（McDevitt）的小組與貝爾塔實驗室（Belta Lab）合作，可以幫助他們創建一個模型來完成這項工作。
研究人員我們娛樂城賺錢設計了一種CRISPR / Cas9基因編輯系統，可以在實驗過程中的任何時候通過向iPS細胞添加藥物來誘導其阻斷ROCK1或CDH1的表達。此外，他們對系統進行了設計，使細胞在失去ROCK1或CDH1表達時發出不同顏色的熒光，從而使研究細胞排列的變化更加容易。
McDevitt的小組使用CRISPR / Cas9系統的不同劑量和定時進行了少量實驗。然後，計算研究人員開始將結果輸入到機器學習程序中，該程序旨在識別數據集中的模式。
“機器學習可以根據您的觀看歷史預測您喜歡的電影，但是通過模仿它們，也可以對生物系統產生新的見解。”新論文的第一作者德馬庫斯·布里爾斯（Demarcus Briers）說，他在波士頓大學攻讀研究生期間就完成了這項工作。 “我們的機器學習模型使我們能夠預測幹細胞組織自身的新方式，並提供有關如何在實驗室中重新創建這些預測的說明。”
機器學習程序使用初始乾細胞實驗的結果來推斷ROCK1和CDH1影響iPS細胞組織的方式。隨著模型的建立和運行，研究人員隨後開始研究它是否可以計算出如何製作全新的模式，例如靶心或細胞島。
利比說：“這種模型的強大之處在於它可以生成數千個數據點，以模擬我可能需要幾個月才能在實驗室中完成的事情。”
模擬縮小了一組可能導致所需細胞排列的起始條件-準確告知研究人員何時，何地以及如何向iPS細胞添加藥物以關閉ROCK1和CHD1。然後，McDevitt和Libby可以測試那些建議的條件。事實證明，機器學習系統是正確的-至少在談到他們所追求的靶心和孤島模式時。在實驗室中，研究人員首次能夠可靠地生成彼此環繞的干細胞群體的同心圓。
格拉德斯通的高級研究員布魯斯·康克林說：“當我第一次看到結果時，我被震撼了。” “對細線上麻將ptt胞行為進行建模是生物學的聖杯，本文為此邁出了重要的一步。”
該團隊希望在將來擴展該模型-加入其他發育基因的作用，以獲得更廣泛的可能細胞構型。除了已經研究的二維佈局，他們還計劃著手設計三維形狀。
“我們現在正朝著真正的工程化多細胞組織邁進，這是工程學器官的先驅，”同時也是BioE研究生計劃主任的McDevitt說。 “當我們可以在實驗室中創建人體器官時，我們可以使用它們來研究生物學和疾病，否則我們將無法做到。”
參考：Libby，A. R. G.，Briers，D.，Haghighi，I.，Joy，D.A.，Conklin，B.R.，Belta，C.，＆McDevitt，T.C.（2019）。多能幹細胞自組織的自動化設計。細胞系統，0（0）。 https://doi.org/10.1016/j.cels.2019.10.008
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