O echipă de cercetători a reușit să dezvolte un sistem bazat pe inteligență artificială capabil să identifice semnele îmbătrânirii celulelor stem responsabile pentru producerea celulelor sanguine. Tehnologia, care a fost testată pe celule de șoarece, oferă o nouă metodă de a analiza procesele biologice ce apar odată cu înaintarea în vârstă. Această abordare inovatoare ar putea ajuta la descoperirea unor substanțe care să îmbunătățească funcționarea acestor celule esențiale pentru organism.
Sistemul de inteligență artificială, denumit ChromAgeNet, a fost creat de specialiști de la Institutul de Cercetare Biomedicală Bellvitge, Barcelona Supercomputing Center și Institutul pentru Sănătate Globală din Barcelona. Această tehnologie funcționează prin analiza imaginilor microscopice pentru a detecta modificările asociate cu vârsta. Cercetătorii au demonstrat că organizarea tridimensională a cromatinei, adică materialul format din ADN și proteine din nucleul celular, conține indicii clare care permit diferențierea celulelor stem tinere de cele îmbătrânite.
În cadrul studiului, publicat în revista Aging Cell, echipa a utilizat imagini microscopice tridimensionale ale nucleelor celulelor stem hematopoietice extrase de la șoareci tineri și vârstnici. Modelul de AI a fost antrenat special pentru a observa modificări ale structurii cromatinei, inclusiv detalii care sunt extrem de dificil de identificat prin metodele obișnuite de examinare a imaginilor. Rezultatele au arătat că sistemul a reușit să clasifice corect, în medie, aproximativ 68% dintre celule ca fiind provenite de la animale tinere sau vârstnice.
Analiza realizată prin ChromAgeNet a evidențiat schimbări specifice în distribuția cromatinei în interiorul nucleului celular pe măsură ce vârsta avansează. Un beneficiu major al acestei metode este capacitatea de a identifica exact ce caracteristici ale imaginilor folosește inteligența artificială pentru clasificare. Astfel, cercetătorii primesc informații directe despre modificările biologice reale. Această transparență a procesului de analiză ajută la înțelegerea mai profundă a modului în care îmbătrânirea afectează structura celulară.
Pentru a vedea potențialul practic, echipa a aplicat sistemul și pe celule stem îmbătrânite care au fost tratate cu substanțe capabile să influențeze activitatea genelor fără a modifica secvența ADN. Modelul a identificat modificări ale organizării cromatinei care sunt compatibile cu caracteristicile observate la celulele tinere. Aceste descoperiri sugerează că tehnologia poate fi utilizată în viitor pentru testarea unor substanțe cu potențial de întinerire celulară, oferind o nouă direcție de cercetare pentru sistemul hematopoietic.
Celulele stem hematopoietice, care se află în principal în măduva osoasă, joacă un rol vital în menținerea sănătății prin formarea globulelor roșii, a globulelor albe și a trombocitelor. Îmbătrânirea acestor celule afectează treptat capacitatea organismului de a produce sânge și de a menține un sistem imunitar funcțional. Identificarea strategiilor de restabilire a funcției acestor celule rămâne un obiectiv major în medicina regenerativă modernă.