Thứ tư, 23/05/2018 - 18:37

Khi tế bào sống được hiển thị 3 chiều bằng trí tuệ nhân tạo

Dân trí

Sử dụng trí tuệ nhân tạo, các nhà khoa học vừa tạo ra một công cụ trực tuyến cho phép mọi người hình dung các cấu trúc thực bên trong của một tế bào sống, ngay cả khi chỉ có thể quan sát nó từ bên ngoài.

Khi tế bào sống được hiển thị 3 chiều bằng trí tuệ nhân tạo - 1

Được cung cấp miễn phí trên trang allencell.org, công cụ này giúp các nhà nghiên cứu khám phá sâu hơn về bệnh tật thông qua mô hình 3 chiều.

Công cụ hiển thị này tập trung vào các tế bào gốc, hoặc các tế bào sắp chuyển hóa thành tế bào cơ bắp hoặc tim. Nếu chúng ta hiểu sâu hơn về những hoạt động diễn ra trong một tế bào khỏe mạnh, thì sẽ tăng khả năng nắm rõ tình trạng của nó khi chuyển thành các dạng như tế bào ung thư, theo Greg Johnson - nhà khoa học tại Viện nghiên cứu tế bào Allen. "Điều này có thể giúp chúng tôi 'đảo ngược thời gian' của một tế bào ung thư để quan sát những thay đổi đang xảy ra, và phát hiện chúng càng sớm càng tốt", ông nói thêm.


Hình ảnh của tế bào và các cấu trúc bên trong của nó. Hình ảnh: Viện Allen.

Hình ảnh của tế bào và các cấu trúc bên trong của nó. Hình ảnh: Viện Allen.

Đầu tiên, các nhà khoa học biến đổi các tế bào để cấu trúc bên trong của chúng (như ty thể) phát sáng lên. Sau đó, hàng ngàn ảnh chụp những cấu trúc phát sáng này được nạp vào phương tiện Máy học (machine learning). Dựa trên dữ liệu cấu trúc “sáng”, các thuật toán phức tạp sẽ phân tích và dự đoán hình dáng cũng như vị trí của các cấu trúc “tối”. Những thuật toán này áp dụng được trong bất kỳ loại tế bào nào, không chỉ với các trường hợp nó được nạp dữ liệu hoặc những cấu trúc tế bào khác đã được đánh dấu.

Điều này rất quan trọng do nó cho phép nghiên cứu về tế bào một cách hiệu quả với chi phí thấp hơn. Có một vài cách tiếp cận khác nhau về hình dung tế bào, trong đó biện pháp đơn giản nhất và chi phí thấp nhất là “ trường sáng ”(hình ảnh trong vùng được chiếu sáng) .

Theo Johnson, điều này giống như việc quan sát mẫu tế bào đặt trên giọt nước qua kính hiển vi trong giờ thực hành sinh học ở trường. Nhờ được chiếu sáng từ bên dưới và hướng quan sát từ trên xuống, bạn sẽ thấy hình ảnh thực (của tế bào) và một số đen - chính là các cấu trúc bên trong, nhưng tất cả chỉ có thế. Những chi tiết mơ hồ đó khiến chúng ta không thể hiểu được sự phức tạp của cấu trúc tế bào.

Cách tiếp cận khác là xử lý kỹ thuật tế bào để khiến nó tự sáng lên ở mức quan sát được. Phương pháp này đắt đỏ hơn, và tất nhiên càng có nhiều cấu trúc phát sáng thì càng cần quy trình phức tạp và tốn kém. Hơn nữa, loại thuốc nhuộm phát sáng khiến tế bào nhiễm độc, nghĩa là tuổi thọ nó giảm đi rất nhanh và bạn sẽ không thể săm soi nó trong thời gian dài.

Bây giờ, công cụ Allen Integrated Cell có thể quét qua một “trường sáng” và sau đó cho các nhà khoa học biết chính xác những gì bên trong. "Do chúng tôi có thể thu được nhiều hình ảnh chi tiết từ trường sáng, nên sẽ giúp giảm chi phí và độc tính", Johnson nói. “Và điều đó có nghĩa là ta thu được nhiều hình ảnh và kéo dài thời gian quan sát tế bào, điều bất khả thi trước đây”.

Khi tế bào sống được hiển thị 3 chiều bằng trí tuệ nhân tạo

"Lâu nay, khả năng của chúng tôi quan sát những gì đang xảy ra bên trong tế bào con người bị hạn chế", tiến sĩ Michael Elowitz tại Viện Công nghệ California cho biết. "Trước đây chúng ta chỉ có thể nhìn thấy các protein được đánh dấu. Nhưng công cụ Allen Integrated Cell giống như một bữa trưa miễn phí. Chúng ta lấy được 'búp-phê' của nhiều loại protein và bào quan khác nhau mà không cần phải đánh dấu gì cả, điều này mở ra một lối đi hoàn toàn mới và mạnh mẽ hơn trong lĩnh vực sinh học tế bào. Luật chơi đã thay đổi".

Tùng Anh

Theo Theverge, Phys

Mới nhất