Identificação das funções dos genes celulares com IA e microscopia
Nova tecnologia combina inteligência artificial e microscopia para analisar células em grande escala
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Uma nova tecnologia promete permitir investigações mais abrangentes sobre a forma como os genes individuais determinam a aparência e o comportamento das células: Investigadores liderados pelo professor Veit Hornung, do Centro de Genética da LMU, e pelo professor Matthias Mann, do Instituto Max Planck de Bioquímica em Martinsried, em colaboração com o professor Fabian Theis, do Helmholtz München, desenvolveram o SPARCS, uma tecnologia que combina inteligência artificial com microscopia e rastreio genético. Esta tecnologia permite aos investigadores analisar milhões de células geneticamente modificadas em busca de características visuais complexas e, em seguida, isolar seletivamente as células individuais de interesse. Com o SPARCS, os efeitos celulares podem, assim, ser associados às alterações genéticas que os provocam. Os resultados foram agora publicados na revista «Cell».
Genes envolvidos na reciclagem celular e no sistema imunitário
No seu estudo, os cientistas utilizaram inteligência artificial para analisar imagens microscópicas de um total de 70 milhões de células, à procura de alterações causadas por mutações genéticas. Numa experiência inicial de prova de conceito ao nível do genoma, os investigadores estudaram a autofagia — um importante processo de reciclagem celular. «O SPARCS identificou uma grande parte dos genes já conhecidos por regularem a formação de autofagossomas, ao mesmo tempo que revelou genes adicionais envolvidos no processo», afirma o primeiro autor, o Dr. Niklas Schmacke (LMU).
Os investigadores também examinaram o STING, um sensor fundamental do sistema imunitário inato. Descobriram que a acidez do aparelho de Golgi é importante para o transporte inicial do STING no interior da célula. A proteína GPHR influencia este nível de pH e, consequentemente, a ativação subsequente do sensor imunitário.
Como as células selecionadas são isoladas intactas, os investigadores puderam então analisar a sua composição proteica através de espectrometria de massa. Isto permitiu-lhes caracterizar com precisão os efeitos das alterações genéticas a nível molecular.
Novas perspetivas para a investigação celular
De um modo geral, o estudo demonstrou como a inteligência artificial, combinada com o rastreio genético escalável baseado em imagens, abre novas oportunidades para investigar sistematicamente os genes e promover descobertas biológicas, afirmam os investigadores.
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