Declinul funcțional al sistemului hematopoietic în timpul îmbătrânirii afectează funcția organismului și contribuie la reducerea perioadei de sănătate. Cuantificarea îmbătrânirii hematopoietice are o mare relevanță științifică și clinică. Schimbările în arhitectura cromatinică sunt un semn bine stabilit al îmbătrânirii care codifică semnături bogate și informative ale procesului de îmbătrânire, însă rămân în mare parte neexplorate ca markeri cantitativi.
Aici, prezentăm o abordare interpretabilă de învățare profundă bazată pe rețele neurale convoluționale, ChromAgeNet, care învață schimbările în caracteristicile spațiale ale arhitecturii cromatinei pe măsură ce celulele stem hematopoietice (HSCs) îmbătrânesc. Am antrenat algoritmul nostru pe imagini microscopice 3D ale nucleilor HSC-urilor colorate cu DAPI pentru a face distincția între HSC-uri murine tinere și în vârstă, obținând o arie sub curba caracteristică de operare a receptorului (AUROC) de 0.77 ± 0.03. Această abordare depășește modelele clasice de învățare automată antrenate pe caracteristici cromatice realizate manual din același set de date. Am aplicat apoi tehnici de inteligență artificială explicabilă, identificând entropia cromatinică, heterocromatina periferică și condensatele cromatinei ca markeri predictivi.
Ca o dovadă de concept, am evaluat potențialul modelului nostru ca un instrument de screening fenotipic pentru HSC-urile în vârstă tratate cu medicamente epigenetice pentru a detecta rejuvenarea. În ansamblu, demonstrăm că schimbările în organizarea cromatinei pot fi modelate prin învățare automată pentru a prezice stările cromatice asociate cu vârsta în compartimentul hematopoietic. Platforma noastră dezvoltată, ChromAgeNet, servește ca un algoritm interpretabil pentru a dezvălui relația complexă dintre schimbările cromatice și îmbătrânirea celulelor stem, și pentru a avansa screening-ul de mare viteză pentru terapiile de rejuvenare.
Sursa articol: https://fightaging.org
Online Editor RevistaSanatatii.ro. Pasionata de domeniul sanatatii din copilarie. Visul ei este sa se eradicheze batranetea prin noile descoperiri stiintifice.
