科技日報記者 張夢然
瑞士洛桑聯邦理工學院領導的團隊創建了一個基于AI的工具RENAISSANCE，其可結合各種類型的細胞數據，準確描述細胞代謝狀態，從而幫助人們更精準地理解細胞功能。RENAISSANCE是計算生物學的一項重大進步，為健康研究和生物技術創新開辟了新途徑。
現代生物學生成了有關各種細胞活動的大量數據集。這些數據集提供了對不同細胞功能的洞察，例如基因活動和蛋白質水平。然而，如何整合和理解這些數據集以了解細胞代謝，一直是一項高難度挑戰。
動力學模型通過對細胞代謝的數學表達，提供了一種解讀復雜數據的新方法。它們可充當詳細的地圖，描述分子在細胞內如何相互作用和轉化，以及物質如何隨著時間的推移轉化為能量和其他產物。
此次團隊利用RENAISSANCE創建了準確反映大腸桿菌代謝行為的動力學模型。該工具成功生成了與實驗觀察到的代謝行為相匹配的模型，模擬了細菌在生物反應器中如何隨時間調整其代謝。
研究同時證明，即使受到遺傳和環境條件的干擾，動力學模型也能保持穩定性。模型能可靠地預測細胞對不同情景的反應，從而增強其在研究和工業應用中的實際效用。
團隊表示，代謝組學和蛋白質組學只能檢測和量化有限數量的代謝物和蛋白質，這會帶來數據覆蓋不足的問題。能整合和協調各種來源數據的建模技術，則可彌補這一限制并增強對整個生命系統的理解。
從長遠角度看，RENAISSANCE能準確模擬細胞代謝具有重大意義，它為人類研究代謝變化提供了強大的工具，并有助于開發新的治療方法和生物技術。
總編輯圈點
細胞代謝是細胞內所發生的用于維持生命的一系列有序化學反應的總稱。生物體的生長、繁殖和衰老，都和代謝密切相關。細胞一刻不停地在工作，而發生在細胞內的代謝過程又異常復雜。各種代謝物，各種蛋白質……要對其進行模擬，難度可想而知。計算機科學的進步，給生物學的很多問題帶來新的解決方案。此次，研究團隊創建了基于AI的工具，其可幫助準確模擬細胞代謝，為研究代謝變化提供指引。理解了代謝，我們就掌握了生命活動的密碼。
