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在遗传学和生物医学研究领域取得重大突破的背景下，密苏里大学的两位科学家开发了一种革命性的人工智能工具，能够预测单个细胞内染色体的三维结构，从而为研究人员提供了探索基因功能的新视角。
染色体是储存 DNA 的微小容器。由于每个细胞内含有约六英尺长的 DNA，必须将其紧密折叠以适应有限的空间。这种折叠不仅节省空间，还控制着基因的活性。
然而，当 DNA 未能正确折叠时，可能会破坏正常的细胞功能，导致包括癌症在内的严重疾病。传统上，科学家们依赖的是从数百万个细胞中平均得出的数据，这使得几乎无法观察到单个细胞之间的独特差异。
密苏里大学工程学院的王艳丽和程建林（Jack Cheng）开发的新 AI 模型改变了这一现状。王艳丽是该研究的主要作者，她指出：“这很重要，因为即使是来自身体同一部位的细胞，其染色体的折叠方式也可能大不相同。这种折叠控制着哪些基因被开启或关闭。”
研究单个细胞具有挑战性，因为数据通常杂乱无章或不完整。但新的 AI 工具专门设计用于应对这些挑战。它能够智能地发现嘈杂数据中的微弱模式，并且即使缺少一些信息，也能估计染色体的三维形状。此外，它还理解如何正确“看到”生物结构，即使它们被旋转。
与之前的深度学习 AI 方法相比，密苏里大学的工具在分析人类单细胞数据时的准确性提高了一倍以上。团队已将该软件免费提供给全球科学家使用，这意味着研究人员现在可以利用它更好地理解基因功能、疾病的发生机制以及设计更好的治疗方法。
程建林，电气工程与计算机科学特聘教授，表示：“每个单细胞都可能具有不同的染色体结构。我们的工具帮助科学家详细研究这些差异，这可以带来对健康和疾病的新见解。”
研究人员计划通过扩展该工具以构建整个基因组的高分辨率结构，进一步改进 AI 工具。他们的目标是为科学家提供迄今为止最清晰的细胞内遗传蓝图。
