人工智能发现气味基因可能在鼻子之外发挥作用

人类有大约400种“气味感应”基因，它们以多种方式激活，从而使我们闻到自己闻到的各种气味。但是，已经发现这些基因在鼻子以外的身体其他部位表达，它们的作用以前仍然是个谜。现在， 一项新的研究 发表在《分子系统生物学》上。 研究发现，结肠癌细胞显示某些嗅觉基因“表达”的患者更有可能出现较差的预后，尤其是那些患有较严重癌症的患者。

的 表达 的基因的是，当被存储在我们的DNA中的信息被转换为指示用于制备蛋白质或其它分子。基因表达可以充当开/关开关，以控制何时制造蛋白质以及制造多少蛋白质。因此，这些嗅觉基因的表达意味着正在使用这些特定基因的指令。可以通过称为“扰动”的实验技术降低基因的水平，以研究基因在细胞中的作用。

在研究癌症的发展时，要注意的关键是人体组织中的细胞组织。 生物医学工程研究所的亨利·威尔康爵士研究研究员， 研究的 主要作者 赫巴·塞勒姆博士以及苏黎世大学的Jens Rittscher教授和Lucas Pelkmans教授解释说：“癌症的特征通常是组织结构的丧失，可以由某些基因改变或压力驱动。了解哪些基因在此过程中起作用至关重要，以便能够开发出针对癌症发展的疗法。”

研究人员使用了包括计算机视觉算法在内的多层人工智能，以检测细胞外观和组织的变化。与苏黎世大学的研究人员合作，从机器人显微镜中获取了该算法的信息，以对数百万个结肠癌细胞进行成像。

在发现每个结肠癌细胞中每个基因的干扰(或表达降低)后，研究发现嗅觉基因与细胞如何相互扩散和排列紧密相关。减少嗅觉基因的表达可以抑制细胞扩散，这可能是通过限制细胞的移动能力来实现的。在关键癌症基因的扰动中也观察到相同的行为。相反，具有更高水平的这些基因可能会增加细胞运动性。

赛勒姆博士说：“这就像激活第六种感觉，使癌细胞能够在有毒的肿瘤环境之外闻到自己的气味，这可能导致癌症扩散到身体的其他部位，并使患者情况变得更糟。”

人工智能对于加快这项研究的速度和效率至关重要。使用关于数十年来收集的基因功能的知识百科全书对计算机进行培训，并使计算机自动识别图像中的细胞模式。以前，这种类型的研究将依靠人类专家识别细胞外观变化示例的较慢且昂贵的方法。

赛勒姆博士说：“使用发达的AI系统，我们现在可以从这些实验中学到更多信息，并加快识别改变癌症组织结构的基因的速度。” 现在，通常使用基因编辑技术CRIPSR(聚簇的规则间隔的短回文重复序列)来减少大约20,000个基因中的每个基因水平，以研究该基因水平的变化如何影响癌细胞的行为。

与CRISPR等基因编辑技术的发展并行，这项研究可以为鉴定不同癌症类型的基因功能提供新途径，这对于癌症治疗和理解癌症的发展至关重要。

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