研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的AI驅動(dòng)平臺，可以以受過(guò)訓練的生物學(xué)家的精確度來(lái)分析病原體如何感染我們的細胞。

HRMAn(“H??erman”)平臺代表宿主對微生物分析的反應，它是開(kāi)源的，易于使用的，可以針對包括沙門(mén)氏菌在內的各種病原體進(jìn)行定制。

由弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute)和倫敦大學(xué)學(xué)院(UCL)的科學(xué)家首創(chuàng )的HRMAn使用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )來(lái)分析病原體和人類(lèi)(“宿主”)細胞相互作用圖像中的復雜模式，從而提取出科學(xué)家們手工所做的相同詳細特征。這項研究發(fā)表在開(kāi)放存取期刊eLife上，其中包含一個(gè)下載平臺和訪(fǎng)問(wèn)教程視頻的鏈接。

“對于生物學(xué)家來(lái)說(shuō)，過(guò)去這是繁瑣的手動(dòng)工作，現在卻使我們在計算機上花費了幾分鐘，使我們能夠更快，更準確地了解更多有關(guān)傳染性病原體以及人體如何對它們做出反應的信息。” Crick小組負責人Frickel領(lǐng)導了該項目。“ HRMAn實(shí)際上可以像生物學(xué)家一樣看到宿主-病原體之間的相互作用，但與我們不同，它不會(huì )感到疲勞，不需要睡覺(jué)!”

為了展示在KNIME平臺上運行的HRMAn的功能，研究小組使用它來(lái)分析人體對弓形蟲(chóng)的反應，弓形蟲(chóng)是一種在貓中復制的寄生蟲(chóng)，被認為由世界三分之一以上的人口攜帶。

在克里克(Crick)的高通量篩選設施中，研究人員收集了50,000種感染弓形蟲(chóng)的五種不同類(lèi)型人類(lèi)細胞的顯微鏡圖像，并將其加載到HRMAn中進(jìn)行分析。HRMAn檢測并分析了超過(guò)175,000個(gè)含有病原體的細胞區室，除其他變量外，還提供了有關(guān)每個(gè)細胞中寄生蟲(chóng)的數量，寄生蟲(chóng)在細胞內的位置以及有多少細胞蛋白與寄生蟲(chóng)相互作用的詳細信息。

UCL的MRC LMCB杰森·默瑟(Jason Mercer)實(shí)驗室的研究助理，該研究的第一作者，Artur Yakimovich說(shuō)：“先前對宿主-病原體圖像分析進(jìn)行自動(dòng)化的嘗試未能捕獲到如此詳細的信息。” “使用與自動(dòng)駕駛汽車(chē)相同的算法，我們創(chuàng )建了一個(gè)平臺，可提高大容量生物數據分析的精度，這徹底改變了我們在實(shí)驗室中可以做的事情。當平臺使用 AI算法時(shí)，它就派上用場(chǎng)了以訓練有素的專(zhuān)家的方式評估基于圖像的數據。它的確非常易于使用，即使對于幾乎不了解編碼的科學(xué)家也是如此。”

該小組還使用HRMAn分析了腸炎沙門(mén)氏菌 -一種比弓形體小16倍的細菌病原體，證明了它在研究不同病原體方面的多功能性。

“我們的團隊使用HRMAn來(lái)回答有關(guān)宿主與病原體相互作用的特定問(wèn)題，但它在領(lǐng)域外也具有深遠的影響，” Crick博士Daniel Fisch說(shuō)。學(xué)生和該研究的共同第一作者。“ HRMAn可以分析任何熒光圖像，使其與許多不同的生物學(xué)領(lǐng)域相關(guān)，包括癌癥研究。”