德國 EMBL 開發 AI 工具 MAGIC，助力解開染色體異常與癌症的關係之謎
科學家最近利用人工智慧（AI），測試有百年歷史的理論：癌症起源與細胞染色體異常有密切關係。德國海德堡歐洲分子生物學實驗室（EMBL）Korbel 小組開發 AI 系統「MAGIC」（Machine learning-Assisted Genomics and Imaging Convergence），能自動辨識和標記顯示早期染色體問題的細胞，或與將來發展成癌症有關。
癌症形成通常是細胞基因指令發生混亂，導致細胞無法正常生長和分裂。Korbel小組指出，染色體異常是特別具侵略性的癌症主驅動因素，且與患者死亡、轉移、復發、化療抗性及腫瘤快速發展密切相關。論文發表於《自然》期刊，為理解癌症的起源提供新視角。
此理論最早由德國科學家Theodor Boveri 20世紀初提出，他用顯微鏡觀察細胞時，發現染色體異常可能與癌症有關。儘管此理論發表多年，但染色體異常的細胞數量稀少，研究員難深入研究。傳統上，科學家需手動以顯微鏡尋找這些細胞，既耗時又繁瑣。
為了解決問題，研究員設計自動化平台，將顯微鏡、單細胞測序和人工智慧結合，就是MAGIC系統。MAGIC系統能像雷射標籤，掃描細胞並辨識顯示特定可見特徵的細胞。研究員專注微核結構，是細胞內含DNA片段的小隔間，與癌症發展有關。
當MAGIC系統檢測到含微核的細胞時，會以雷射標記，材料為光轉換染料，光照射後會改變散發顏色，研究員就能一天分析近10萬個細胞，大幅提高速度。
團隊還用MAGIC系統研究正常人類細胞的培養細胞染色體異常，發現超過10%細胞分裂會自己產生染色體異常，當腫瘤抑制基因p53突變，比例幾乎翻倍。此研究不僅揭示染色體異常形成頻率，還探討了其他可能影響異常形成的因素。
MAGIC系統的靈活性和適應性能在生物學研究發揮更大潛力。研究員表示，只要有可視化特徵，AI系統就能訓練檢測其他細胞特徵，為將來生物學更多突破鋪路。
（首圖來源：Daniela Velasco / EMBL）