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Máquina-aprendizaje del análisis basado de las redes de la acción recíproca de las mitocondrias para avance diagnosis del paladio

En un nuevo estudio llevado por el grupo de investigación de la biología de los sistemas inmunes del departamento de LIH de la infección y de la inmunidad, los investigadores adoptaron una aproximación de máquina-aprendizaje holística para aclarar cómo las acciones recíprocas entre las mitocondrias neuronales pueden servir como herramienta potente distinguir las células nerviosas de los pacientes de Parkinson de ésos que pertenecen a los temas sanos, de tal modo ofreciendo nuevos discernimientos en la patogenesia, diagnosis y el tratamiento de este desorden neurodegenerative. Los resultados fueron publicados hoy en la biología y el uso renombrados de sistemas de los gorrones del socio de la naturaleza del ` del gorrón'.

el Máquina-aprendizaje basó el análisis de las redes de la acción recíproca de las mitocondrias para avance diagnosis del paladio

La enfermedad de Parkinson (PD) es la segunda enfermedad neurodegenerative común, con los números pacientes que son preveídos duplicar por todo el mundo en los 20 años próximos. Los mecanismos moleculares y celulares detallados que son la base de su patogenesia siguen siendo no entendibles, aunque las pruebas recientes hayan apuntado hacia el papel de la disfunción mitocondrial en el inicio de la enfermedad. Mitocondrias -- pequeñas “subunidades celulares” implicadas en metabolismo de la célula y la generación de la energía -- obre recíprocamente constante y dinámicamente con uno a, formando las redes perpetuo cambiantes conocidas como redes de la acción recíproca de las mitocondrias (MINs).

Los investigadores por lo tanto intentaron entender la correlación entre las debilitaciones mitocondriales observadas en el paladio y cualquier cambio topológico de la red específica en minutos, con el objetivo de avance el diagnóstico precoz y la clasificación de los pacientes del paladio.

Puesto que el análisis convencional que se centraba en las mitocondrias individuales no ha ofrecido discernimientos satisfactorios en la patogenesia del paladio, nuestro trabajo pionero ha ido un paso adelante investigando las redes de la acción recíproca entre estos organelos.”

El Dr. Feng He, líder del grupo del grupo de la biología de los sistemas inmunes del departamento de LIH del autor de la infección y de la inmunidad y de la correspondencia de la publicación

Leveraging su experiencia fuerte en el aprendizaje del análisis y de máquina de red, los científicos analizaban un grupo de datos grande de 700 gigabytes de las imágenes mitocondriales tridimensionales de neuronas colónicas, cerco de pacientes del paladio y de mandos sanos, y las neuronas dopaminérgicas, derivadas de las células madres. Encontraron que las características determinadas de la estructura de red dentro de minutos fueron alteradas en los pacientes del paladio comparados a los mandos. Por ejemplo, en pacientes del paladio, las mitocondrias formadas conectaron los redes secundarios que eran generalmente más grandes que en individuos sanos. Conforme a este resultado, a la eficiencia de la transmisión de la energía y de información y a la distribución entre las diversas mitocondrias en minutos pacientes del paladio era importante más inferior que en mandos, sugerir que los “retrasos de transmisión más largos” fueron asociados al diámetro más grande de los componentes de los minutos observados en temas del paladio.

“Estas diversas configuraciones topológicas en minutos pueden significar que la energía y la información posiblemente están presentadas, compartidas y distribuidas menos competente en las mitocondrias neuronales de los mandos sanos en relación con de los pacientes del paladio, sugiriendo su conexión al daño mitocondrial, las deficiencias y fragmentación típicas de desordenes neurodegenerative”, agregan al Dr. He.

Por otra parte, el equipo de investigación encontró estas diversas configuraciones MÍNIMAS que se correlacionarán altamente con el paladio de uso general clínicas decenas de pacientes individuales, es decir la escala de alimentación de la enfermedad de Parkinson unificado (UPDRS). De hecho, al aplicar una aproximación del aprendizaje de máquina para analizar estas características MÍNIMAS, los investigadores observaron que el uso de una combinación de esas características de la red solamente permitió que distinguieran exacto entre los pacientes del paladio y los mandos sanos.

Nuestras conclusión presentan el potencial de usar características mitocondriales determinadas de la red como biomarkers nuevos para el diagnóstico precoz y la clasificación de los pacientes del paladio, que pudieron ayudar a desarrollar un nuevo índice de salud. Como paso siguiente, exploraremos cómo nuestros resultados pueden ofrecer las nuevas perspectivas para la comprensión de las otras enfermedades neurodegenerative caracterizadas por el dysregulation mitocondrial, tal como enfermedad de Huntington y Alzheimer, haciendo nuestro trabajo un caso verdadero de la investigación de translación y transversal.”

Profesor Rejko Krüger, director del remedio de translación transversal en LIH y autor que contribuye del estudio.

“Esta publicación también constituye un paso importante adelante en el uso de técnicas de máquina-aprendizaje avanzadas para desenredar las acciones recíprocas complejas de la red de los organelos celulares para la estratificación de la enfermedad. De hecho, los analytics de los datos y las tecnologías digitales innovadoras son un área de prioridad de la base para nuestro departamento y para LIH en conjunto”, concluyen a profesor Markus Ollert, director del departamento del autor de la infección y de la inmunidad y el contribuir del papel.

El estudio interdisciplinario confió en la colaboración estrecha entre los clínicos, neurólogos, biólogos de la red, datos grandes y los expertos del aprendizaje de máquina del instituto de Luxemburgo de la salud (LIH), el Luxemburgo centran para la biología de sistemas (LCSB) y el hospital central de Luxemburgo (CHL), determinado vía el Dr. clínico Nico Diederich del neurólogo, así como en la colaboración con otros socios internacionales tales como el Instituto de Fisica Interdisciplinar y Sistemas Complejos IFISC (España).

Source:
Journal reference:

Zanin, M., et al. (2020) Mitochondria interaction networks show altered topological patterns in Parkinson’s disease. npj Systems Biology and Applications. doi.org/10.1038/s41540-020-00156-4.