劍橋無限極研究中心全球首發(fā)基于AI的創(chuàng)新技術(shù)平臺

“劍橋無限極研究中心” （Cambridge Infinitus Research Centre，以下簡稱CIRCE）于2015年正式掛牌成立，是無限極首個(gè)在海外設(shè)立的國際科研合作研究平臺。自平臺建立以來，雙方持續(xù)開展前沿技術(shù)探索及研究。日前，CIRCE再次取得突破性科技成果，在全球科學(xué)頂級期刊《Nature Methods》（IF47.99）發(fā)布：基于AI的活細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)分析的創(chuàng)新技術(shù)平臺。

影響因子，縮寫IF，它不僅是衡量學(xué)術(shù)期刊影響力的重要指標(biāo)，也是評價(jià)論文質(zhì)量的重要指標(biāo)。《Nature Methods》作為國際生化研究方法領(lǐng)域排名第一的權(quán)威刊物，其影響因子高達(dá)47.99。IF47.99排名全球SCI收錄總排名第40位（共計(jì)超過2萬個(gè)刊物），這也意味著該期刊分?jǐn)?shù)排在全球SCI收錄雜志的前0.19%，幾乎是千里挑一。另外，在77本生化研究方法期刊中排名第1位。

劍橋無限極研究中心牌匾

研究一經(jīng)發(fā)表便受到科學(xué)界的強(qiáng)烈關(guān)注，劍橋大學(xué)化工與生物技術(shù)系的官網(wǎng)主頁對此進(jìn)行長篇報(bào)道。

劍橋大學(xué)化工與生物技術(shù)系官網(wǎng)主頁報(bào)道

細(xì)胞器的結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性對于維持人體生命活動(dòng)起著非常重要的作用。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和大家熟知的線粒體、核糖體一樣，都是一種細(xì)胞器。其中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是蛋白質(zhì)等生命組成物質(zhì)的合成工廠，具有解毒功能，能清除脂溶性的廢物和代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì)。蛋白質(zhì)是生命功能的主要承擔(dān)者，其在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的合成、折疊和修飾需要受到嚴(yán)格調(diào)控，這一過程可以決定細(xì)胞的功能、命運(yùn)、存活。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是當(dāng)下科學(xué)界的科研熱點(diǎn)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的失調(diào)和紊亂會對人體造成嚴(yán)重的影響，與多種類型的疾病，如：心血管疾病、代謝性疾病、神經(jīng)退行性疾病、腫瘤等緊密相關(guān)。因此，通過研究內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，有助于理解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在生理病理中的作用，揭示疾病發(fā)病機(jī)制、進(jìn)展機(jī)制、治療機(jī)制的可行性。

先進(jìn)光學(xué)顯微成像顯示單個(gè)細(xì)胞內(nèi)部的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

由于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞中十分復(fù)雜且龐大的動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)，其形態(tài)和分布非常復(fù)雜。據(jù)了解，目前科學(xué)界沒有很好的方法實(shí)現(xiàn)精確定量分析內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。劍橋無限極研究中心研究人員通過3年的技術(shù)攻關(guān)，終于在此領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展，將人工智能和超高分辨率成像系統(tǒng)結(jié)合建立了一套全新的智能分析體系“ERnet”，第一次實(shí)現(xiàn)了對活細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)的精確定量分析。憑借在技術(shù)和科學(xué)認(rèn)識上的顯著創(chuàng)新性，該成果發(fā)表在全球科學(xué)頂刊、生化研究方法領(lǐng)域排名第一的權(quán)威刊物《Nature Methods》（IF47.99）。

論文發(fā)表于《Nature Methods》（IF47.99）

CIRCE在分子生物學(xué)領(lǐng)域研究多年，擁有最先進(jìn)的成像技術(shù)。早在2020年，CIRCE發(fā)現(xiàn)了溶酶體對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)控的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，并解析了細(xì)胞器相互運(yùn)動(dòng)的因果性機(jī)制（研究成果發(fā)表于國際著名期刊《Science Advances》）。

2020年的研究成果發(fā)表于國際著名期刊《Science Advances》

本研究則是CIRCE在細(xì)胞器和成像研究方面另一重大突破，本次研究重點(diǎn)對象為細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)?！癊Rnet”基于Transformer的結(jié)構(gòu)搭建而成，是全球現(xiàn)有最先進(jìn)的機(jī)器學(xué)習(xí)骨干結(jié)構(gòu)，被應(yīng)用于多款其他人工智能模型中，如ChatGPT即是基于此擴(kuò)展搭建而成。這個(gè)超分辨率成像技術(shù)與人工智能的融合給生物學(xué)研究帶來了革命性的影響，借助“ERnet”，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)——片上管狀內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，這一發(fā)現(xiàn)首次證明了片狀和管狀內(nèi)質(zhì)網(wǎng)在結(jié)構(gòu)上有廣泛的交集，更新了科學(xué)界對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)、分布和動(dòng)態(tài)的認(rèn)識，后續(xù)能更深入了解其結(jié)構(gòu)與功能紊亂的關(guān)系，在科學(xué)上具有重要的創(chuàng)新意義。

借助“ERnet”，研究人員還能快速分析不同疾病和健康問題模型中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)多種類型疾病模型所對應(yīng)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特征，并給出多參數(shù)的量化結(jié)果，使得不同條件下的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)能夠在統(tǒng)一的分析框架下進(jìn)行比較，可應(yīng)用于健康領(lǐng)域產(chǎn)品的功能因子篩選、功效驗(yàn)證和機(jī)制可視化研究，具有較高的科研和產(chǎn)品轉(zhuǎn)化應(yīng)用價(jià)值。

左圖：結(jié)構(gòu)光照明成像顯示內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)；

右圖：ERnet分析圖像后標(biāo)記處不同部分的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，

青色-管狀內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，黃色-片狀內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，紫色-片上管狀內(nèi)質(zhì)網(wǎng)

基礎(chǔ)研究是企業(yè)自主創(chuàng)新最重要的基石 ，無限極自創(chuàng)立以來，始終堅(jiān)持弘揚(yáng)中華優(yōu)秀養(yǎng)生文化，高度重視基礎(chǔ)研究，不斷提升自主創(chuàng)新能力，實(shí)現(xiàn)科研創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新。未來，無限極將繼續(xù)深化與劍橋大學(xué)的高水平科研合作，充分發(fā)揮劍橋無限極研究中心的科研優(yōu)勢，把生物健康領(lǐng)域的前沿科研成果轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新的中草藥健康產(chǎn)品，為大眾帶去健康、快樂。