研究人员在一项新研究中指出,将高分辨率成像与机器学习相结合,能够追踪那些因受伤、衰老或疾病而受损、停止正常生长和繁殖的细胞。已知衰老细胞在伤口修复和与衰老相关的疾病(如癌症和心脏病)中起着关键作用,研究人员表示,追踪衰老细胞的进展情况有助于理解组织如何随时间推移逐渐失去再生能力,以及它们是如何促进疾病发展的。这一工具还可能帮助科学家理解逆转损伤的疗法。
突破性发现?
这项研究涉及利用人工智能训练计算机系统,分析动物细胞在随着时间推移逐渐增加的化学物质浓度下受到损伤的情况,以模拟人类衰老过程。持续暴露于环境或生物压力因素下的细胞会停止繁殖,并开始释放基质因子,这些因子是损伤反应的指示信号。该研究于2025年7月7日发表在《自然》(Nature)期刊上。研究团队的AI分析揭示了细胞核心控制单元(细胞核)的几个可定量测量的特征,当这些特征综合考虑时,与组织或细胞群体中的衰老程度密切相关。这些特征包括核增大、核密度(焦点)增加、以及从圆形向不规则形状的转变。细胞核内的遗传物质在标准化学染色剂染色时比正常情况更浅。后续的量化分析证实,具有这些特征的细胞是衰老细胞,因为它们也表现出停止繁殖、DNA损伤、为细胞凋亡做准备而聚集的溶酶体,以及对现有清除衰老细胞药物的响应。
在癌症治疗方面有潜力吗?
“我们的研究提供了证据,表明某些核形态测量指标可以可靠地识别和追踪衰老细胞,我们认为这对于未来对组织再生、衰老和进行性疾病的研究和理解非常重要。”研究的主要负责人、纽约大学格罗斯曼医学院骨科手术系助理教授Michael Wosczyna博士说道。Wosczyna表示,他的团队所进行的NMP(核形态分析)研究验证了在任何年龄、任何组织类型以及多种疾病中准确识别衰老细胞的能力。研究团队计划进一步研究NMP在人类组织中的应用,并希望将NMP与其他类型的生物标志物工具结合使用,以研究衰老及其在衰老、伤口修复和疾病中的潜在作用。研究人员表示,NMP的最终目标是开发能够防止细胞衰老对人类健康产生负面影响的疗法,目前纽约大学已为该技术提交了专利申请。“我们的测试平台提供了一个比以往更便捷、更强大的平台来研究衰老细胞,并评估潜在的治疗方法,例如靶向不同组织和病理中衰老细胞的清除衰老细胞药物(senolytics)。” Wosczyna补充道。
总结
人工智能如果还不能说是当下最重大的技术趋势,那也肯定是其中之一。尽管人们对人工智能的负面潜力存在各种担忧,但其在医学科学领域的发现和进步无疑体现了其积极的一面。未来,人工智能与医疗保健之间的关系如何发展,以造福人类社会,仍有待观察。
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