这个细胞是单身狗最后的福音，基因编辑让它“栩栩如生”，机器学习让它造福人类

干细胞——单身狗最后的福音

干细胞，被称为“万能细胞”，之前在 Science发布2016年度科学突破 里说过这个神奇的东西：

日本的科学家将小鼠的干细胞制作成成熟的受精卵细胞，然后这个受精卵成长成了健康的小鼠......

太快了，我们慢放一下这个故事：

一只小鼠 → 从这只小鼠的体内获得干细胞 → 培养成受精卵 → 成长为另一只健康的小鼠

没有世纪佳缘、没有相亲、没有小蓝瓶、没有啪啪啪、更没有戒烟戒酒......一个单身的小鼠，通过干细胞，成功的得到了它百亿资产的继承人！干细胞到底是什么东西？

干细胞：一种未充分分化，尚不成熟的多潜能细胞，在一定条件下可分化成多功能细胞。受精卵是人体最原始的干细胞，干细胞分化到一定程度后又分出许多系列的干细胞，如造血干细胞，它能够分化成红细胞、白细胞等各类血细胞而生长成整个血液系统，同理，其他还有神经干细胞、心脏干细胞等等。

这么神奇的东西，长什么样呢？

基因编辑让它“栩栩如生”，机器学习让它造福人类

根据Nature的报道，艾伦细胞科学研究所（Allen Institute for Cell Science）发布了一个网“干细胞浏览器”的网站（Allen Cell Explorer），上面有六千张干细胞的三维立体图像。一起去看看~

↑这是皮肤干细胞的三维立体图，蓝色是细胞的遗传物质DNA、紫色是细胞膜（细胞表面的一层薄膜，阻止细胞外物质进入细胞的一道屏障）、黄色是其他结构。

↑这是一个分裂的人体干细胞，黄色是细胞膜、蓝色是DNA、红色是微管。

这是怎么做到的呢？

我们听说过基因编辑技术CRISPR-Cas9，Allen细胞科研所先将人体皮肤干细胞重新编程为胚胎、未分化的状态，然后利用这个吊炸天的基因编辑技术，在基因中插入荧光标记，最终细胞内的结构发光。

细胞的结构变化对研究疾病有很重要的作用，比如，某基因A与肾病有关，那么如果改造或者删除这个基因A，细胞会如何发生变化？从干细胞开始的分化过程是怎样的？弄清楚这个，就能进一步解释肾病演变的全过程。

为了达到此目的，Allen细胞科研所更进一步，利用机器学习分析了这六千多张立体图像，模拟出细胞结构与位置等信息的关系，使得程序只给出少量信息时（如细胞核的位置），程序可以预测出实际的细胞。

（左边图是观察到的：红色为细胞膜、蓝色为DNA，右边的黄色是纤维蛋白，是预测出来的）

下一步，艾伦研究所将处于不同分裂阶段的细胞图像更新进来，比如干细胞分化成心脏和肾脏细胞时，捕获这些不同阶段的图像，对于定位细胞的发育过程非常重要。

Allen细胞科研所推出的这个Allen Cell Explorer（艾伦细胞浏览器），将作为与全球科学界共享图像数据和预测模型的平台，在这个平台上，科研人员可以分析癌症和其他疾病有关的细胞结构变化，从而加速相关药物的开发和疾病的治疗，造福于人类的健康。

- END -

参考资料：

http://www.nature.com/news/machine-learning-predicts-the-look-of-stem-cells-1.21769

http://www.allencell.org