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机器学习加持,糖胺聚糖测序时间从数年缩短至几分钟

CHEN

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使用纳米孔,研究人员已经证明了将糖胺聚糖测序所需的时间从几年减少到几分钟的潜力。糖胺聚糖是一种长链连接的糖分子,其生物学意义与DNA一样重要。

本周发表在《美国国家科学院院刊》上的研究显示,伦斯勒理工学院的一个小组表明,机器学习和图像识别软件可以根据糖链穿过晶片上的一个小孔时产生的电信号,快速准确地识别糖链。

研究人员表示,“糖胺聚糖是一个复杂的序列库,就像莎士比亚的作品一样,是一个复杂的字母集合。我们已经训练了一台机器,让它能够快速阅读相当于四个字母的单词,如‘ababab’或‘bcbcbc’这些都是没有任何意义的简单序列,但它们展示了机器是可以被教会阅读的。如果扩展和发展这项技术,它有可能实时测序聚糖甚至蛋白质。”

实验中,最成功的机器学习模型产生了一个准确率接近97%的分析结果。

研究人员总结称,“糖胺聚糖序列中的信息含量大大超过类似数量的DNA或RNA,这意味着快速了解糖胺聚糖序列的能力可为理解生命的复杂生物化学过程打开了一个新的窗口。”“这一概念证明研究将创新的纳米检测方法与最先进的机器学习工具联系起来,并展示了跨学科思维拓展知识前沿的能力。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接:

https://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2022806118


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