Mathematiker nutzen maschinelle Intelligenz zur Kartierung von Gen-Interaktionen

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Forscher an der University of California, Irvine, haben eine neue, auf mathematischer Maschinenintelligenz basierende Technik entwickelt, die hochkomplizierte Zell-Zell- und Gen-Gen-Wechselwirkungen räumlich abgrenzt.

Die leistungsstarke Methode könnte bei der Diagnose und Behandlung von Krankheiten von Krebs bis hin zu COVID-19 helfen, indem sie die Übergänge zwischen “guten” und “schlechten” Zellen quantifiziert.Durch die Kombination des als “optimaler Transport” bezeichneten mathematischen Konzepts mit maschinellem Lernen und der Informationstheorie gelang es den Wissenschaftlern, unverbundene Einzelzellen mit räumlicher Information auszustatten und so Kommunikationsverbindungen zwischen Zellen oder Genen hervorzuheben.

Die Arbeit ist Gegenstand einer neuen Studie, die heute in Nature Communications veröffentlicht wurde.”Mit diesem Werkzeug können wir Übersprechungen zwischen virusinfizierten Zellen und Immunzellen identifizieren”, sagte Co-Autorin Qing Nie, UCI-Mathematikprofessorin und Direktorin der National Science Foundation – Simons Center for Multiscale Cell Fate Research, die das Projekt unterstützte.

Dieser neuartige Ansatz könnte eine unmittelbare Anwendung finden, um kritische Zell-Zell-Kommunikationsverbindungen in der Lunge zu finden, wenn das COVID-19-Virus angreift”.Nie sagte, dass eine genaue Krankheitsdiagnose und -behandlung sowohl Genscreening als auch Gewebebildgebung erfordert.

Die Erstellung von Genprofilen im Hochdurchsatz mit Einzelzellauflösung erfordert oft die Dissoziation von Geweben in einzelne Zellen, was zu einem Verlust an räumlicher Information führt.

Aber die Bildgebung intakter Gewebe erlaubt nur die Messung einer kleinen Anzahl von Genen.”Diese neue Methode der mathematischen Maschinenintelligenz bereichert unsere Fähigkeit zur Integration mehrerer biomedizinischer Datensätze erheblich”, sagte Nie.

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Zum allerersten Mal können wir zeigen, wie ein Gen in einer Zelle – zum Beispiel in einer bestimmten Krebszelle – ein anderes Gen in einer Immunzelle beeinflussen kann.

“Er sagte, dass er teilweise inspiriert war, sich mit der Nutzung des optimalen Transports zu befassen, einem Werkzeug mit breiter Anwendung, einschließlich tiefem Lernen, nach der….

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