Cell：美国科学家启动全球细胞模型项目，旨在解决全球糖尿病！
2018-03-27 sunshine2015 来宝网
USC的研究人员已经开展了大规模的科学工作，构建了胰岛β细胞及其组成部分的详细虚拟三维模型，这是一项旨在遏制全球糖尿病上升的全球项目。
USC的研究人员已经开展了大规模的科学工作，构建了胰岛β细胞及其组成部分的详细虚拟三维模型，这是一项旨在遏制全球糖尿病上升的全球项目。
在“细胞”杂志的一篇评论中，代表美国南卡罗来纳州新的胰腺β细胞联盟的联合作者宣布他们称之为“呼吁军火”的项目，邀请全球科学家加入事业并帮助在原子级和整体上模拟细胞比例。该联盟雄心勃勃地致力于在五年内完成该项目。
USC化学家兼结构生物学家Raymond Stevens是该论文的主要作者和该联盟的创始人，他表示相信全细胞模型的完成对于开发下一种糖尿病疗法至关重要。
“我们正在聚力解决一个难题来解决多个尺度的结构，从单个原子到小分子到大分子到细胞，”史蒂文斯说。
这项努力呼吁生物学，化学，计算生物学（建模），工程，数学和成像方面的专家。该小组还包括艺术家和电影制作人。史蒂文斯说，他相信非科学家可能会为他们的研究提供独特而有用的观点。
这一融合科学工作的启动点，南加州大学迈克尔森中心的桥梁研究所正在进行调整。该中心由USC三所学校的工程师和科学家组成 - Dornsife信件艺术与科学学院，USC维特比工程学院和USC Keck医学院。他们正在共同开发新的治疗方法，诊断方法和设备，以解决21世纪最大的挑战，如癌症和阿尔茨海默病。
该联盟的合作者来自加州理工，加利福尼亚大学，旧金山，斯克里普斯研究所和上海科技大学的人文学院等一流机构。他们正在共同开发新的治疗方法，诊断方法和装置来解决糖尿病问题，这是当代最大的挑战之一。
南加州大学迈克尔森艺术中心的桥梁研究所也扩大了其项目，以从USC电影艺术学院的艺术家和电影制作人的角度和技巧中吸取教训。
任何人均可参与
这种努力被形容为“众包科学”。与人类基因组计划一样，β细胞项目也是开源的，这意味着该联盟正在建立一个开放的数据库，任何人都可以将数据存入胰腺β细胞的研究和数据。多组数据将被整合以形成细胞及其所有组分的多尺度模型，从最小的个体原子到最大的核。为了质量控制，联盟科学家将对所有贡献进行策划和审核。
加利福尼亚大学旧金山分校的科学家兼生物工程师Andrej Sali说道：“这是最终的建模问题，作为一名模型工程师，他整合了数据。”
“细胞是一个非常大的系统，它不像气体，它不像一个水晶，但它最大限度地提高了这两个极端之间的复杂性，”Sali说。 “它也是分级的：原子，分子，复合体，细胞器和细胞，它必须通过依赖多种信息来源的综合方法解决。”
为什么不建模一些其他细胞？
由于几个原因，胰腺β细胞是可能是世界上第一个全面的全细胞模型的主要候选细胞。首先，它已被广泛研究，这意味着已经存在几个数据集，图像和其他资源。其次，β细胞是一个简单的机器：输入（葡萄糖）等于输出（胰岛素）。
“这种细胞类型具有如此巨大的医学意义，”该论文和USC分子和计算生物学教授的共同作者Frank Alber说。 “你想在药物设计中使用预测性的全细胞模型，并且你希望看到药物不仅对细胞内的蛋白质通路，而且对整个细胞有什么影响。”
合作者凯特怀特是这个联盟的主任，迄今为止估计有50位科学家，其中许多来自南加州大学，还有来自加利福尼亚州，美国和中国的其他科学家。在最初的会议上，该联盟一直在讨论神秘的“黑盒子” - 关于手机的未知信息。
“其中一个黑盒子是：电池的所有组成部分是什么？我们知道这在一定程度上，但我们不知道所有这些，”怀特说。 “我们还需要了解单元的哪些组件正在与之发生关联，这些关联持续了多长时间，以及每个单元之间存在多少变化。”
细胞比作一个城市
了解胰腺β细胞的挑战可以与开始了解一个陌生的城市相比较。在与USC电影艺术学院的世界建筑传媒实验室合作，并与教授Alex McDowell和Todd Richmond合作时，该联盟正试图使用世界建筑工具，类似于用于制作电影“少数派报告” “并将细胞描绘为一个世界。”
“我们正在开始了解公民是谁，基础设施是什么样的，以及治理层次如何运作，”共同作者Kyle McClary是多伦西夫学院化学博士候选人。 “我们正试图将细胞的基本属性提炼成更易于接受的抽象表征。”
共同作者Jitin Singla是Dornsife学院计算生物学和生物信息学博士候选人，他认为该项目将为理解生命本身揭开新的光芒。
Singla说：“努力理解细胞的整体对于我理解我们如何在微观尺度上感知生命很重要。” “在这个项目中我们前进得越远，它越是让我兴奋，因为它展现了细胞的新维度，知识和复杂性，以及它们是如何结合在一起形成一个活的细胞。”
史蒂文斯说，一个全面的β细胞模型将远远超出胰腺β细胞。
“我们希望我们的项目能够为人们建立神经元，干细胞和其他类型细胞模型奠定基础，”他说。
原始出处：
Jitin Singla et al， Opportunities and Challenges in Building a Spatiotemporal Multi-scale Model of the Human Pancreatic β Cell， Cell (2018). DOI： 10.1016/j.cell.2018.03.014.
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