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胚胎如何可靠地 "逐細胞" "計算" 其形態,僅使用局部互動和力學,卻能產生精確的全局身體計劃?我很高興能分享我們的《自然方法》論文 "MultiCell: 多細胞發展中的幾何學習",這是由 @HaiqianYang 主導的 #AIxBiology 研究,並且是與 Ming Guo、George Roy、Tomer Stern、Anh Nguyen 和 Dapeng Bi 的偉大合作成果。
發展生物學中的一個長期挑戰是預測數千個細胞如何集體自我組織,隨著組織的摺疊、分裂和重組。在 MultiCell 中,我們將發展中的胚胎表示為一個雙重圖,統一了組織力學的兩種互補視角,具有單細胞解析度:細胞作為移動點(顆粒)和細胞作為連接泡沫(交界網絡)。這使得模型能夠從幾何和細胞-細胞連接中學習動態。
在果蠅胚胎發育的整體 4D 光片電影中(約 5,000 個細胞),我們的模型以單細胞解析度高精度預測關鍵細胞行為和事件的時間,包括交界喪失、重組和分裂。除了預測,這種表示還支持胚胎之間的穩健時間對齊,並提供可解釋的激活圖,突顯出發展的形態生成 "驅動因素"。更廣泛的目標是為更複雜組織中的逐細胞預測奠定基礎,最終檢測疾病的微妙動態特徵。
向團隊致敬,感謝這些出色的研究人員的啟發性合作,推動 AI 在生物學中的邊界!
引用:Yang, H., Roy, G., Nguyen, A.Q., Buehler, M.J., 等。MultiCell: 多細胞發展中的幾何學習。《自然方法》(2025),DOI: 10.1038/s41592-025-02983-x
代碼/數據鏈接在手稿中。
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