בינה מלאכותית פורצת דרך בחקר המערכת החיסונית: מערכת חדשה לפענוח תאים חיסוניים
חוקרים פיתחו מערכת AI בשם scHDeepInsight שמפענחת תאים חיסוניים בעזרת למידה הירארכית וייצוג תמונתי של נתוני RNA. המערכת מזהה במהירות הן קטגוריות תאים רחבות והן תת-סוגים ספציפיים, תוך שימור עקביות ודגש על אוכלוסיות תאים נדירות. כיום זמינה למחקר בסיסי עם פוטנציאל ליישומים קליניים בעתיד.
פיתוח מהפכני בבינה מלאכותית לחקר המערכת החיסונית
חוקרים מאוניברסיטת טוקיו פיתחו מערכת AI בשם scHDeepInsight שמפענחת את המורכבות של המערכת החיסונית האנושית בעזרת ניתוח תאים חיסוניים ברמת דיוק חסרת תקדים. המערכת משתמשת בלמידה הירארכית (hierarchical learning) כדי לזהות הן קטגוריות רחבות של תאים והן תת-סוגים ספציפיים - בהתאם למבנה הטבעי של המערכת החיסונית.
איך זה עובד?
- ייצוג תמונתי של נתונים גנטיים: המערכת הופכת פרופילי RNA תאיים לתמונות דו-ממדיות, מה שמאפשר לרשת הנוירונים הקונבולוציונית (CNN) לזהות דפוסים מורכבים בין גנים ביעילות גבוהה יותר מניתוח טבלאות נתונים גולמיות
- אנליטיקה מתקדמת: המערכת מדגישה אילו גנים תורמים ביותר להתנהגות התא ובודקת התאמה לסמנים ביולוגיים ידועים
- זיהוי תאים נדירים: האלגוריתם מתמקד בקטגוריות קשות לזיהוי כדי לצמצם הזנחה של תת-סוגים נדירים אך חשובים
יתרונות מרכזיים
ניתוח של כ-10,000 תאים אורך דקות ספורות בלבד, לעומת שעות או ימים בשיטות ידניות. המודל מדגים דיוק גבוה יותר בשימור עקביות האבחנה לאורך כל הרמות ההירארכיות.
"המערכת משקפת את 'אילן היוחסין' של המערכת החיסונית. הפניית הנתונים הגנטיים לייצוג תמונתי מאפשרת ל-CNN לזהות קשרים מורכבים בין גנים שקשה לנתח מטבלאות נתונים גולמיות" - מסבירה Shangru Jia, החוקרת המובילה
יישומים עתידיים
כיום המערכת מאומנת על תאים בריאים בלבד ומשמשת ככלי מחקרי בסיסי. החוקרים מציינים שניתן:
- לזהות סטיות מפרופילי תאים בריאים במחקרי סרטן, זיהומים ומחלות אוטואימוניות
- לאתר תת-סוגים תאיים חדשים באמצעות ניתוח דפוסי ההסתברות שמפיקה המערכת
- להרחיב את הטכנולוגיה לתחומים ביולוגיים נוספים מעבר לחקר המערכת החיסונית
עם זאת, המערכת עדיין אינה בשימוש קליני. "יישום קליני ידרוש אימות קפדני בהקשרים שונים ותיעוד רפואי מחמיר", מציינת Jia. הגרסה הנוכחית זמינה כחבילת תוכנה להורדה עבור חוקרים.
פיתוח זה מהווה צעד משמעותי בהבנת הבסיס המולקולרי של התגובה החיסונית, עם פוטנציאל לפריצות דרך בעתיד באבחון ובטיפול במחלות.
מקורות
