人工智能可预测人类植入前胚胎的“秘密” 探索胚胎异质性转变

2021-09-16 10:10:46 来源：科技日报

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记者14日从内蒙古大学省部共建草原家畜生殖调控与繁育国家重点实验室获悉，基于人工智能的算法，我科研团队研发了首个人类植入前胚胎谱系机器学习预测分析平台(以下简称分析平台)，通过增量特征选择算法来预测人类植入前胚胎的“秘密”。与此同时，科研团队还研发出造血干细胞(HSC)分化发育阶段预测器，帮助临床医学人员更好地理解HSC在发育过程中的分化命运。相关论文近日刊登于国际顶级生物信息学期刊《Briefings in Bioinformatics》和《Bioinformatics》。

了解人类早期发育的遗传基础不仅对哺乳动物胚胎发育机理和干细胞生物学研究具有重要意义，而且对再生医学、不孕症治疗以及更好地了解先天性疾病的原因也具有重要指导作用。

近年来，高通量测序、单细胞组学和基因组编辑等前沿生物技术的快速发展以及早期人类胚胎新型干细胞模型的构建，使得利用人工智能和机器学习方法等数据科学方法直接在人类细胞和胚胎中进行功能基因组相关的生物信息学研究变得可行。

科研团队负责人左永春教授介绍，他们创建的分析平台将前沿生物技术与人工智能技术相结合，集成了三种特征选择方法，即主成分分析、F-score算法和方差平方系数，以及四种不同组合的经典人工智能算法，并通过增量特征选择算法来预测人类植入前胚胎谱系细胞。该平台的交叉验证和独立测试分别可达到94.9%和90.9%，而且使用该平台预测的因子能够分类不同的胚胎谱系及其发育轨迹，并对候选谱系特异性基因进行了详细讨论，以探索胚胎异质性的转变。因此，该工具可以快速有效地揭示潜在的谱系特异性和阶段依赖性生物标志物，并为发育生物学研究提供新的见解。(记者张景阳通讯员胡红波)

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