O echipă de cercetători din Barcelona a dezvoltat un instrument bazat pe inteligența artificială, numit ChromAgeNet, capabil să identifice semnele îmbătrânirii celulelor stem din sânge. Această tehnologie analizează modul în care ADN-ul este organizat în interiorul nucleului celular, oferind noi perspective asupra procesului de îmbătrânire. Scopul final al cercetării este identificarea unor tratamente care să ajute celulele îmbătrânite să își recapete funcțiile pierdute, deși specialiștii avertizează că aplicarea în medicina de zi cu zi va dura.
Studiul, publicat în revista Aging Cell, a fost condus de dr. Maria Carolina Florian de la Institutul de Cercetare Biomedicală Bellvitge (IDIBELL), împreună cu dr. Paula Petrone de la Barcelona Supercomputing Center (BSC-CNS) și ISGlobal. Cercetătorii au demonstrat că organizarea spațială a cromatinei, structura formată din ADN și proteine, conține o amprentă clară care diferențiază celulele tinere de cele în vârstă. Această descoperire este esențială pentru a înțelege cum își pierde celulele stem capacitatea de a produce celule sanguine sănătoase.
Pentru a antrena modelul de învățare profundă, echipa a utilizat rețele neuronale convoluționale aplicate pe imagini 3D ale nucleelor celulelor stem provenite de la șoareci. Un aspect inovator este utilizarea inteligenței artificiale explicabile (XAI), care permite oamenilor de știință să înțeleagă criteriile vizuale pe care algoritmul le folosește pentru decizii. Modelul a reușit să clasifice corect aproximativ 68% dintre celule ca fiind tinere sau bătrâne, folosind o metodă de colorare standard numită DAPI.
Analizele au evidențiat o diferență structurală majoră între celule: în cele tinere, cromatina este strâns compactată și ancorată la periferia nucleului, în timp ce în cele bătrâne, arhitectura se destramă și cromatina apare dispersată. Pentru a testa utilitatea practică, echipa a analizat celule stem bătrâne expuse la diverși compuși epigenetici. Inteligența artificială a confirmat că anumite molecule pot induce modificări în structura cromatinei, readucând-o la un tipar similar cu cel al celulelor tinere.
Coordonatoarea studiului, dr. Maria Carolina Florian, a explicat că instrumentul este momentan o demonstrație a conceptului pe celule murine, dar echipa lucrează la adaptarea lui pentru celulele umane. Scopul este evaluarea rapidă a medicamentelor care pot reîntinere celulele stem sanguine pentru a crește speranța de viață sănătoasă. Totuși, dr. Paula Petrone a subliniat importanța prudenței, menționând că validarea clinică a acestor terapii pe oameni va necesita ani de cercetare continuă și dezvoltare.
Procesul de îmbătrânire celulară este un domeniu complex de studiu care vizează nu doar estetica, ci și funcționarea vitală a organismului. În cadrul cercetărilor biologice, înțelegerea modului în care celulele stem își pierd capacitatea de regenerare este crucială pentru combaterea bolilor asociate vârstei. Studiile actuale se concentrează pe modul în care arhitectura nucleului celular poate fi influențată pentru a susține un sistem imunitar mai eficient pe termen lung.