Учёные разработали систему искусственного интеллекта, которая позволяет обнаруживать редкие клетки с хромосомными ошибками — одним из самых ранних признаков развития рака. Новая технология помогает исследователям лучше понять механизмы возникновения опухолей.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature. Разработку представили исследователи из European Molecular Biology Laboratory (EMBL) в Гейдельберге.
Система MAGIC: «лазерный тег» для клеток
Новая технология получила название MAGIC (machine learning-assisted genomics and imaging convergence).
Она объединяет несколько подходов:
- микроскопию
- анализ генома отдельных клеток
- алгоритмы искусственного интеллекта.
Система сканирует клетки и ищет характерные признаки генетических нарушений. В этом исследовании учёные сосредоточились на микроядрах — небольших структурах внутри клетки, содержащих фрагменты ДНК, отделённые от основного генома.
Когда система обнаруживает такую клетку, она помечает её лазером с помощью фотоконвертируемого флуоресцентного красителя, после чего исследователи могут изолировать её и провести подробный геномный анализ.
Теория, которой более 100 лет
Связь между хромосомными нарушениями и раком была предложена ещё в начале XX века немецким биологом Теодором Бовери.
Он предположил, что аномальное количество или структура хромосом может стать причиной развития опухоли. Однако проверить эту гипотезу долгое время было трудно, поскольку клетки с такими нарушениями встречаются крайне редко.
Система MAGIC позволила автоматизировать поиск таких клеток и анализировать десятки тысяч клеток за короткое время.
Что удалось обнаружить исследователям
Используя новую технологию, учёные изучили клетки, полученные из нормальных человеческих тканей.
Они обнаружили, что:
- более 10 % делений клеток приводят к спонтанным хромосомным нарушениям
- при мутации гена p53 частота таких ошибок почти удваивается.
Ген p53 часто называют «стражем генома», поскольку он играет ключевую роль в предотвращении опухолевых процессов.
Потенциал технологии
По словам руководителя исследования Яна Корбеля, хромосомные нарушения тесно связаны с агрессивными формами рака, метастазами и устойчивостью опухолей к терапии.
Технология MAGIC может использоваться не только в онкологии. Если алгоритм обучить распознавать визуальные особенности клеток, система сможет находить различные клеточные аномалии и помогать в исследованиях генетических заболеваний.
Также искусственный интеллект всё активнее применяется в онкологии. Например, ранее было показано, что искусственный интеллект может предсказывать биологический возраст и выживаемость пациентов с раком по фотографии лица.
Источник
- Marco Raffaele Cosenza, Alice Gaiatto, Büşra Erarslan Uysal, Álvaro Andrades, Nina Luisa Sautter, Marina Simunovic, Michael Adrian Jendrusch, Sonia Zumalave, Tobias Rausch, Aliaksandr Halavatyi, Eva-Maria Geissen, Joshua Lucas Eigenmann, Thomas Weber, Patrick Hasenfeld, Eva Benito, Catherine Stober, Isidro Cortes-Ciriano, Andreas E. Kulozik, Rainer Pepperkok, Jan O. Korbel. Origins of chromosome instability unveiled by coupled imaging and genomics. Nature, 2025; 648 (8093): 383 DOI: 10.1038/s41586-025-09632-5