Новый ИИ-инструмент выявит редкие клеточные типы

Ученые из Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва), Национального исследовательского центра эпидемиологии и микробиологии имени почетного академика Н.Ф. Гамалеи (Москва) и Центра стратегического планирования и управления медико-биологическими рисками здоровью ФМБА России (Москва) разработали компьютерную программу scParadise, которая по последовательностям РНК с точностью до 99,9% отличает разные клетки друг от друга и оценивает их белковый состав.

В основе инструмента лежит алгоритм искусственного интеллекта, объединяющий модели scAdam и scEve, а также модуль контроля качества scNoah. Модель scAdam использует данные РНК-секвенирования для классификации клеток, различая, например, стволовые, иммунные и другие типы.

Главная трудность, с которой сталкиваются специалисты при обучении подобных алгоритмов, — это неоднородность данных. Есть клетки, для которых уже существуют тысячи наборов данных об их РНК, но есть те (например, клетки редких опухолей), для которых таких данных очень мало. Поэтому раньше не удавалось научить программу точно выявлять эти редкие варианты.

«scAdam решает такую проблему хитрым способом: он искусственно создает дополнительные "цифровые копии" редких клеток на основе математических закономерностей. Это можно сравнить с тем, как нейросети "дорисовывают" недостающие фрагменты фотографии, а избыточные типы, наоборот, сокращает, чтобы все группы оказались представлены более равномерно. Кроме того, если scAdam распознает неизвестную для него клетку, которой не было в обучающем наборе, он честно определяет ее как совершенно новый, еще не изученный тип, а не приписывает в какую-то из известных групп», — рассказывает участник проекта, поддержанного грантом РНФ, Елизавета Чечехина, младший научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории генных и клеточных технологий МНОИ МГУ имени М.В. Ломоносова.