اطلس سلولی انسان: نقشه سه‌بعدی از تمام سلول‌های موجود در بدن

با همکاری دانشمندانی از حوزه‌های مختلف علم و استفاده از الگوریتم‌های هوش مصنوعی، اطلسی جامع از تمام انواع سلول‌های بدن تهیه می‌شود که به درک سلامتی و بیماری انسان کمک خواهد کرد.

گروهی از دانشمندان برجسته‌ی جهان برای ایجاد اطلس سلول‌های انسان گرد هم آمده‌اند. این اطلس، مجموعه‌ای از نقشه‌های مرجع جامع از تمام سلول‌های انسانی خواهد بود که واحدهای اساسی حیات هستند. این نقشه‌ها، پایه‌ی سلولی سلامتی و بیماری را تعریف و تشریح خواهند کرد. پروژه‌ی مذکور به‌عنوان پایه‌ای برای درک سلامتی و تشخیص، نظارت و درمان بیماری‌های انسانی به کار خواهد رفت. جامعه‌ی علمی درگیر این پروژه در وب‌سایت خود توضیح می‌دهد: «سلول‌ها بنیادی‌ترین واحد حیات هستند. بااین‌حال و در کمال شگفتی، ما درمورد آن‌ها دانش کمی داریم. آن‌ها تفاوت زیادی با هم دارند و مجموعه ژن‌های مختلفی را بیان می‌کنند. بدون داشتن نقشه‌ای از سلول‌های مختلف و آگاهی از محل قرارگرفتن آن‌ها در بدن، نمی‌توانیم تمام عملکردهای آن‌ها را توصیف کنیم و شبکه‌های بیولوژی هدایت‌گر فعالیت‌های آن‌ها را بشناسیم. اطلس کامل سلول‌های انسانی برای هر نوع سلولی یک کارت شناسایی منحصر‌به‌فرد تهیه می‌کند که حاوی نقشه‌ی سه‌بعدی از اینکه چگونه سلول‌ها به‌منظور تشکیل بافت با هم همکاری می‌کنند و اطلاعاتی درمورد نحوه‌ی ارتباط تمام سیستم‌های بدن و اینکه چگونه تغییر در نقشه‌، زمینه‌ساز سلامتی و بیماری است، است. این منبع به ما کمک خواهد کرد تا بدانیم کدام ژن‌های مرتبط با بیماری در بدن فعال بوده و در چه قسمتی از بدن قرار دارند و نیز به ما در تجزیه‌و‌تحلیل مکانیسم‌های تنظیمی که تولید انواع مختلف سلول‌ها را کنترل می‌کنند، کمک خواهد کرد.»

حدود دو قرن است که شناسایی مکانیسم‌های حاکم بر تولید انواع مختلف سلول، یکی از چالش‌های مهم علم بیولوژی بوده است. اکنون با معرفی فناوری‌های پیشرفته‌ای نظیر ژنومیک تک‌سلولی، پاسخ‌ها در دسترس قرار گرفته‌اند. برای تهیه‌ی اطلس مذکور، دانشمندانی از رشته‌های مختلف علم از تمامی ابزارهای موجود استفاده خواهند کرد. برای دستیابی به هدف بلندپروازانه‌ی فهرست‌بندی تمام انواع سلول‌های موجود در بدن، به گردآوری دانش و مهارت همه‌ی دانشمندان نیاز است. به این ترتیب، هریک از هزاران انواع سلول موجود در بدن و محل قرارگیری آن‌ها در بدن تشریح خواهد شد. این اطلس همچنین میان حالت‌های مختلف سلول تمایز قائل می‌شود: برای مثال یک سلول ایمنی بی‌تجربه که هنوز با پاتوژنی مواجه نشده است، در مقابل همان نوع سلول ایمنی پس از اینکه در مواجهه‌با یک باکتری فعال شده است. همچنین تغییر سلول‌ها در یک تبار سلولی ردیابی می‌شود: از یک سلول بنیادی اجدادی در مغز استخوان تا یک سلول قرمز خون که دارای عملکرد است. ثبت ویژگی‌های مهم سلول‌ها در جریان جابه‌جایی‌ها نیز درنظر گرفته می‌شود: مثلا فعال‌شدن یا تمایز از یک سلول بنیادی.

سلول ها

اطلس سلول‌های انسانی مزایای فوری، قابل لمس و تحول‌آفرینی خواهد داشت. این اطلاعات، جامعه‌ی پژوهشی جهانی را قدرتمند می‌سازد و پلتفرمی برای متخصصان فراهم می‌کند تا بتوانند تغییرات بیولوژیکی بیماری‌های مختلف را به‌طور سیستماتیک مورد مطالعه قرار دهند. این پروژه منبع گران‌بهایی برای پژوهشگران خواهد بود که می‌توانند برای درک محل فعالیت ژن‌های مرتبط با بیماری در بدن انسان، به آن مراجعه کنند. دانا پیر، رئیس فعلی جامعه‌ی مذکور و استاد بیولوژی محاسباتی و سیستم‌ها در کنفرانس سیستم‌های پردازش اطلاعات عصبی در ونکوور گفت:

سلول‌ها مانند کامپیوترهای کوچکی هستند که اطلاعات را از محیط خود می‌گیرند (سیگنال‌هایی از سلول‌های دیگر). آن‌ها حاول تمام پروتئین‌هایی هستند که وسیله‌ی پردازش آن‌ها است. آن‌ها تصمیم می‌گیرند، به‌خاطر ویژگی‌های بیوشیمیایی و بیولوژیکی مولولی خود با هم در تعامل هستند و تصمیم می‌گیرند که آیا تکثیر شوند، نسخه‌های بیشتری از خود بسازند، تمایز حاصل کنند، به نوع جدیدی از سلول تبدیل شوند، فعال شوند یا مولکول‌هایی برای برقراری ارتباط با سلول دیگر آزاد کنند. آن‌ها واقعا شبیه کامپیوترهای کوچک هستند و ما می‌خواهیم بدانیم که چگونه کار می‌کنند. کد ژنتیکی توصیف‌کننده‌ی RNA موجود در سلول‌های یک نمونه بافتی به‌عنوان مجموعه‌ای از اعداد در ماتریسی بزرگ نشان داده می‌شود. این ماتریس‌ها در نگاه اول مفهوم چندانی ندارند اما می‌توانند به کمک الگوریتم‌های هوش مصنوعی به نقشه‌های سه‌بعدی تبدیل شوند.

دانشمندان برای ساخت اطلس سلول‌های انسانی از یادگیری ماشین استفاده می‌کنند. این سیستم یادگیری ماشین، جعبه‌ابزاری خواهد بود که میلیاردها سلول‌ را به نقشه‌های سه‌بعدی تبدیل می‌کند. استفاده از یادگیری ماشین به دلیل حجم عظیم داده‌های حاصل از سلول‌ها حیاتی است وگرنه امکان پردازش آن‌ها وجود ندارد. هدف نهایی، درک بیماری‌ها است.

از سراسر وب

  دیدگاه
کاراکتر باقی مانده

بیشتر بخوانید