預防重疾靠AI？人工智慧發現未知細胞成分

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2021/11/26 預防重疾靠AI？人工智慧發現未知細胞成分

大多數的疾病都與細胞「故障」有關，但人類對於細胞的成分仍然一知半解。最近，有研究人員通過人工智慧(AI)發現了人體細胞的未知成分，有望為人類的發育及疾病提供新線索！

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結合人工智慧(AI)的MuSIC新技術
從生物學的教科書中，我們都看過五顏六色的細胞成分圖，細胞裡有線粒體、內質網和細胞核，但這就是細胞的全部嗎？其實不然，科學家們早就知道細胞中還有很多未知的成分，時至今日，終於有辦法透過人工智慧(AI)的技術，對細胞作更深入的研究了。

加州大學的研究人員使用一種結合顯微鏡、生物化學和人工智慧(AI)，稱為多尺度集成細胞(MuSIC)的技術，在理解人類細胞方面取得重大成果，進一步了解疾病中的細胞在哪些部分「故障」，對預防重疾的技術研究相當有利。而在數位製造的3D列印業中，也不乏應用在人體上的醫療技術項目，例如3D列印器官、3D列印脊骨等，結合人工智慧(AI)的醫療項目也是多不勝數，除了有提供心肺復甦術的機器人，也有讓機器人成為精神科醫師的研究。

從以上二圖可見，左圖是傳統教科書對於細胞的剖析圖，右圖則由MuSIC技術研究出的新細胞圖，黃點代表已知的細胞成分，紫點代表細胞的新知成分。

MuSIC技術如何運作？
經初步研究，MuSIC技術發現人類腎臟細胞的70種成分中，有一半是從前的未知成分。另外，有研究人員發現一組形成陌生結構的蛋白質，是一種結合基因的蛋白質複合物，這種複合物可參與基因重組，並能確定哪些基因會在何時被激活，從而也更了解細胞會在何時「故障」。早前，也有研究發現基因會影響到人體染疫或患上重疾的風險，因此，了解細胞和基因之間的互聯關係，也是非常重要的醫學研究。

在MuSIC技術還沒問世之前，科學家會使用顯微鏡成像技術觀察細胞運動，從而也繪製出細胞內部的工作原理圖。但是，顯微鏡只能讓科學家們看到一個微米的水平，那大約是細胞器的大小，例如線粒體，其他較小的元素就無法通過顯微鏡看到了。

有了人工智慧(AI)後，科學家完全突破了上述的障礙。MuSIC技術可使用人工智慧(AI)的深度學習方法，除了可以直接從細胞顯微鏡的圖像中繪製準確的細胞圖，更可以把收集到的數據組裝成細胞模型，這是科學家第一次把不同尺度的測量結果結合在一起，可見結合人工智慧(AI)的MuSIC技術是相當強大的。

目前，MuSIC技術正要對人類所有細胞進行研究，目標通過比較健康細胞和「故障」細胞兩者的差別，期望對疾病在細胞中的運動作用更為清楚，也有望在未來預防重疾更到實際作用。

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