記者14日從內(nèi)蒙古大學(xué)省部共建草原家畜生殖調(diào)控與繁育國家重點實驗室獲悉，基于人工智能的算法，我科研團隊研發(fā)了首個人類植入前胚胎譜系機器學(xué)習(xí)預(yù)測分析平臺(以下簡稱分析平臺)，通過增量特征選擇算法來預(yù)測人類植入前胚胎的“秘密”。與此同時，科研團隊還研發(fā)出造血干細胞(HSC)分化發(fā)育階段預(yù)測器，幫助臨床醫(yī)學(xué)人員更好地理解HSC在發(fā)育過程中的分化命運。相關(guān)論文近日刊登于國際頂級生物信息學(xué)期刊《Briefings in Bioinformatics》和《Bioinformatics》。
了解人類早期發(fā)育的遺傳基礎(chǔ)不僅對哺乳動物胚胎發(fā)育機理和干細胞生物學(xué)研究具有重要意義，而且對再生醫(yī)學(xué)、不孕癥治療以及更好地了解先天性疾病的原因也具有重要指導(dǎo)作用。
近年來，高通量測序、單細胞組學(xué)和基因組編輯等前沿生物技術(shù)的快速發(fā)展以及早期人類胚胎新型干細胞模型的構(gòu)建，使得利用人工智能和機器學(xué)習(xí)方法等數(shù)據(jù)科學(xué)方法直接在人類細胞和胚胎中進行功能基因組相關(guān)的生物信息學(xué)研究變得可行。
科研團隊負責(zé)人左永春教授介紹，他們創(chuàng)建的分析平臺將前沿生物技術(shù)與人工智能技術(shù)相結(jié)合，集成了三種特征選擇方法，即主成分分析、F-score算法和方差平方系數(shù)，以及四種不同組合的經(jīng)典人工智能算法，并通過增量特征選擇算法來預(yù)測人類植入前胚胎譜系細胞。該平臺的交叉驗證和獨立測試分別可達到94.9%和90.9%，而且使用該平臺預(yù)測的因子能夠分類不同的胚胎譜系及其發(fā)育軌跡，并對候選譜系特異性基因進行了詳細討論，以探索胚胎異質(zhì)性的轉(zhuǎn)變。因此，該工具可以快速有效地揭示潛在的譜系特異性和階段依賴性生物標志物，并為發(fā)育生物學(xué)研究提供新的見解。(記者張景陽通訊員 胡紅波)
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