AI結合顯微技術 首度繪製人類細胞超精細地圖

科學家首次運用先進顯微技術與AI工具如GPT-4，成功繪製出人類細胞的互動式地圖，揭露數千種蛋白質如何組織與協同運作。這項突破性研究不僅發現數百種未知蛋白質功能，更鎖定與兒童骨癌相關的關鍵細胞結構，將徹底改變我們研究細胞生物學與疾病機制的視角。

自400多年前顯微鏡問世以來，科學家便致力於解析細胞奧秘。加州大學聖地牙哥分校博士後研究員Leah Schaffer指出：「雖然我們知道細胞記憶體在哪些蛋白質，但對它們如何組裝並執行細胞功能，至今仍知之甚少。」這項由美加頂尖團隊合作的研究，特別聚焦與兒童骨腫瘤相關的U2OS細胞，透過高解析度顯微鏡與蛋白質互動作用資料的整合，首度完整呈現細胞內蛋白質的空間組織。

研究共同資深作者Trey Ideker教授比喻：「就像組裝精密儀器，我們過去只有零散的零件清單，現在終於獲得完整的裝配手冊。」團隊運用親和純化技術分離單一蛋白質，並分析超過2萬張螢游標記的細胞內部影像，最終繪製出5,100多種蛋白質形成的275個獨特組裝結構。

史丹佛大學Emma Lundberg教授強調：「傳統『一基因一蛋白一功能』的觀念已被顛覆。」研究發現975種蛋白質的新功能，例如原本功能未知的C18orf21蛋白竟參與RNA處理，而DPP9蛋白則與對抗感染的幹擾素訊號有關。這些發現得益於GPT-4的協助，它能快速分析科學文獻，提出蛋白質組裝的命名與功能假設，大幅加速研究程序。

這幅細胞地圖如同Google地圖般可自由縮放瀏覽，研究者能清楚觀察各蛋白質群落的分佈位置。透過定位突變蛋白，團隊更發現21個與兒童癌症高度相關的蛋白質組裝，其中102種突變蛋白被證實直接參與癌化過程。Ideker教授指出：「與其追蹤罕見的單一突變，更應關注被突變破壞的細胞共同運作機制。」

發表於《自然》期刊的這項研究，不僅為兒童癌症研究開闢新徑，更建立其他細胞型別圖譜的繪製範本。未來科學家可運用AI工具，進一步解密各種疾病背後的分子機制，開啟精準醫療新紀元。