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通過結(jié)合顯微鏡、生物化學(xué)和人工智能技術(shù)，美國加州大學(xué)圣地亞哥醫(yī)學(xué)院研究人員已獲得重大突破，他們認(rèn)為這對于理解人類細(xì)胞具有重要意義。該項(xiàng)技術(shù)被稱為“多尺度集成細(xì)胞（MuSIC）”，相關(guān)研究報(bào)告發(fā)表在11月24日出版的《自然》雜志上。

當(dāng)你聯(lián)想到人體細(xì)胞結(jié)構(gòu)時(shí)，可能會想到細(xì)胞生物學(xué)教科書中描繪的線粒體、細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和細(xì)胞核的彩色圖案，但這就是全部嗎？當(dāng)然不是，科學(xué)家早就意識到，我們不知道的細(xì)胞秘密遠(yuǎn)比我們知道的更多，但現(xiàn)在我們終于掌握一種更深層次的探索方法。

在初步研究中，通過MuSIC技術(shù)揭示了人類腎臟細(xì)胞系中大約70種成分，其中一半之前未曾發(fā)現(xiàn)過，在一個(gè)實(shí)例中，研究人員發(fā)現(xiàn)一組蛋白質(zhì)形成了一個(gè)陌生結(jié)構(gòu)，最終研究揭示該結(jié)構(gòu)是一種結(jié)合RNA的新型蛋白質(zhì)復(fù)合物，該復(fù)合物可能與剪接有關(guān)，剪接是一種重要的細(xì)胞活動，它能使基因轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，并有助于研究哪些基因何時(shí)被激活。

研究細(xì)胞內(nèi)部以及細(xì)胞內(nèi)多種蛋白質(zhì)，通常使用顯微成像或者生物物理關(guān)聯(lián)技術(shù)進(jìn)行分析，研究人員將不同顏色的熒光標(biāo)記添加在感興趣的蛋白質(zhì)上，并在顯微鏡視野內(nèi)跟蹤它們的運(yùn)動及關(guān)聯(lián)，為了研究生物物理上的關(guān)聯(lián)性，研究人員可能會使用一種靶向蛋白質(zhì)的特定抗體，它能從細(xì)胞中抽取蛋白質(zhì)，之后觀察哪些物質(zhì)附著在上面。多年以來，研究小組一直對繪制細(xì)胞內(nèi)部工作原理頗感興趣，直接在細(xì)胞顯微圖像上使用MuSIC技術(shù)深度分析細(xì)胞結(jié)構(gòu)的差異性。

結(jié)合這些最新技術(shù)可獲得獨(dú)特、高效的觀測結(jié)果，因?yàn)檫@是首次在與眾不同的尺度上測量細(xì)胞顯微結(jié)構(gòu)，科學(xué)家通過顯微鏡可觀察直徑1微米以內(nèi)的物體，這大約是一些細(xì)胞器（例如線粒體）的大小，更小的元素，例如：單個(gè)蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)復(fù)合物，通過顯微鏡是看不到的，然而，通過生物化學(xué)技術(shù)，可以從某單一蛋白質(zhì)開始，科學(xué)家可以將觀測范圍縮小至納米等級（1納米是1米的十億分之一，1納米相當(dāng)于1000微米）。

如何跨越納米和微米等級的差距長期以來一直是生物科學(xué)的一大技術(shù)障礙，事實(shí)證明，人工智能可以做到這一點(diǎn)，查看來自多個(gè)來源的數(shù)據(jù)，并向系統(tǒng)發(fā)布指令組裝成一個(gè)細(xì)胞模型。

研究小組通過MuSIC人工智能平臺查看所有數(shù)據(jù)并構(gòu)建細(xì)胞模型，該系統(tǒng)還沒有像教科書圖表那樣將單元格內(nèi)容映射至特定位置，部分原因是它們的位置并不一定是固定的，組件位置是可變的，并依據(jù)單元類型和情況而發(fā)生變化。MuSIC的初步研究僅研究了661種蛋白質(zhì)和1種細(xì)胞類型，下一個(gè)環(huán)節(jié)很明顯，就是將整個(gè)人類細(xì)胞完全分離，然后轉(zhuǎn)移至不同的細(xì)胞類型，人類和其他物種，最終分析比較健康細(xì)胞和患病細(xì)胞之間的差異，從而可能更好地理解許多疾病的分子基礎(chǔ)。