Митохондрии долгое время воспринимались как отдельные бобовидные структуры внутри клетки. Однако на самом деле они представляют собой живую, постоянно изменяющуюся сеть, которая делится, сливается и перемещается в зависимости от потребностей энергии. Эта динамика делает митохондрии перспективным объектом для диагностики и разработки лекарств, однако их изучение до сих пор велось в основном на основе статичных изображений, не демонстрирующих их поведение.
Группа ученых из США использовала 4D-решетчатую световую микроскопию для фиксации движения органелл в трех измерениях с течением времени. На основе полученных данных были созданы два типа виртуальных клеток.
Первый подход заключался в использовании модели глубокого обучения MitoSpace. Она была обучена на 40 000 4D-видеозаписях клеток, обработанных 25 различными соединениями, воздействующими на митохондрии. Модель смогла создать упорядоченную карту без ручной разметки, группируя клетки по схожим реакциям, и показала точность распознавания препаратов по механизму действия на уровне 75%, в то время как для 2D-изображений этот показатель составил 56%.
Второй подход подразумевал создание цифрового двойника живой клетки, основанного на физических законах. Исследователи нанесли на карту расположение митохондрий и микротубочек, добавили моторные белки и корректировали параметры, пока поведение виртуальных органелл не стало совпадать с реальным. Для проверки модель предсказала эффект нокодазола, который разрушает микротубочки, и без каких-либо изменений параметров двойник успешно воспроизвел снижение подвижности и скорости слияния митохондрий. Оба исследования опубликованы в журнале Cell.
Информация в статье носит справочный характер и не заменяет консультацию врача. Перед применением рекомендаций обратитесь к специалисту.
На протяжении столетия мы считали, что форма митохондрий отражает их функцию. Это исследование показывает, что связь между ними достаточно сильна, чтобы модель могла ее изучить, даже не имея ответа.
Фото: hi-tech.mail.ru
Материалы проходят проверку с учетом современных клинических рекомендаций, научных данных и практического опыта врачей. Основная задача Медколлегии — обеспечить достоверность, актуальность и понятность медицинской информации для пользователей.