人工智能助力DNA研究另辟蹊径

当人体细胞分裂时，其DNA必须被准确复制，这对我们的健康至关重要。如果DNA复制出现错误，就会导致严重的疾病。据估计，多达三分之二的癌症都是由DNA复制过程中的错误积累造成的。

DNA复制因其对人类健康的重要性，已成为生物医学研究的一个重要领域。如果我们能更好地了解细胞如何准确调节DNA复制，以及为什么有时候却做不到，我们就能在疾病预防和治疗、改善健康和挽救生命方面取得长足进步。

在长达30年的DNA研究过程中，有关MCM蛋白质复合物的行为及其在DNA复制中作用的谜题一直困扰着全世界的科学家。研究人员一直对与MCM复合体有关的矛盾事实感到困惑，以至于这个问题被称为“MCM悖论”，直到今天才得以解决。

获奖科学家Hana Polasek-Sedlackova最近在DNA复制领域获得了几项令人振奋的发现。其中之一就是解决了MCM悖论，这是因为Polasek-Sedlackova使用了Evident的scanR高内涵筛选站；这是一个基于显微镜的模块化成像平台，由TruAI深度学习技术提供支持。
在此之前，人们从未在细胞内DNA合成部位看到过活性MCM，尽管知道它们在DNA复制过程中发挥着重要作用，不过以前人们看到的却是过量的非活性MCM（“悖论”所在）。

Polasek-Sedlackova和她的团队采用scanR高内涵成像技术，对MCM进行标记和跟踪，成功地对MCM活动进行了可视化，并发现过多的非活性MCM充当了天然复制暂停位点（NRPS），从而可大幅减少DNA复制过程中的错误。^1,2这个悖论得到了解释；Polasek-Sedlackova发现NRPS在癌症治疗方面是一个充满吸引力的新靶点。

“scanR系统在解决MCM悖论方面发挥了重要作用，”Polasek-Sedlackova说道。“它能够对细胞过程进行无偏见的全自动分析，给我留下了特别深刻的印象。鉴于当前，科学研究在可重复性方面存在着危机，我坚信研究人员应该寻求能以完全自动化的方式获取和分析数据的工具，从而呈现细胞过程的无偏见表达。”

Polasek-Sedlackova表示，虽然她很欣赏scanR系统的许多功能，但她印象最深的是该系统在自动采集和分析之间的独特切换，这使她能够对采集的图像进行实时多参数分析。

她说：“在当前的人工智能时代，图像分析已经超越了以往的局限。”“scanR系统的TruAI深度学习模块大大扩展了我的研究范围。之前，我主要致力于分析大量培养的人类细胞系中的单个细胞。然而，借助TruAI，我们可以对器官切片中的单个细胞进行极其精确的图像分析。”

参考信息

1. Polasek-Sedlackova H, Miller TCR, Krejci J, Rask MB, Lukas J. Solving the MCM paradox by visualizing the scaffold of CMG helicase at active replisomes（《通过可视化活性复制体上的CMG解旋酶支架来解决MCM悖论》）. Nat Commun（《自然交流》杂志）。 2022 Oct 14;13(1):6090. doi: 10.1038/s41467-022-33887-5. PMID: 36241664; PMCID: PMC9568601. https://www.nature.com/articles/s41467-022-33887-5

2. Sedlackova, H., Rask, M.-B., Gupta, R., Choudhary, C., Somyajit，K., Lukas, J. (2020, October 21). Equilibrium between nascent and parental MCM proteins protects replicating genomes（《新生MCM蛋白和亲本MCM蛋白之间的平衡可保护复制的基因组》）. Nature News（自然新闻）. https://www.nature.com/articles/s41586-020-2842-3