Митохондрии — это миниатюрные «энергетические станции» клетки: они превращают питательные вещества в энергию. Хотя на картинках их обычно рисуют как отдельные бобовидные элементы, в реальности они образуют гибкую сеть, которая постоянно меняется: митохондрии сливаются друг с другом и делятся, перемещаясь туда, где клетке больше всего нужна энергия.
Форма этой сети зависит от состояния клетки, поэтому по ее изменениям можно заподозрить болезнь или проверить, как работает новое лекарство. Раньше изучать такие перемены было трудно — ученые видели лишь плоские, неподвижные снимки митохондрий, а их настоящая динамика оставалась скрытой.
Американские ученые предложили способ, который ускорит поиск новых лекарств с помощью «виртуальных клеток», для чего они обучили модель ИИ MitoSpace, чтобы она по форме и движению митохондрий определяла, как клетка реагирует на разные препараты, и даже предсказывать ее энергетическое состояние. Отдельно ученые построили «цифровой двойник» клетки, заложив в него физические законы: как митохондрии двигаются, сливаются и делятся. Оказалось, что виртуальная модель очень точно воспроизводит поведение настоящей клетки — например, верно показывает, как меняется движение митохондрий под действием лекарства.
Такой подход поможет реже проводить долгие и трудоемкие лабораторные опыты и быстрее находить средства против серьезных болезней — от рака и диабета до болезни Альцгеймера. В будущем ученые хотят объединить ИИ и цифровых двойников, чтобы постепенно создать полноценную виртуальную человеческую клетку, а затем и модели целых тканей, что сделает испытания лекарств гораздо реалистичнее и приблизит новые методы лечения.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, что микробиологи нашли примеры «дружбы» среди кишечных бактерий.