使用机器学习在细胞水平上绘制脑衰老

斯坦福大学研究员埃里克·孙（Eric Sun）在全面的基因组媒体访谈中揭示了机器学习如何以空前的蜂窝分辨率彻底改变我们对大脑衰老的理解。Sun博士将于2026年在麻省理工学院的生物工程系和Ragon Institute建立独立实验室，代表了新一代的计算科学家，通过创新的机器学习方法来改变老化研究。

细胞衰老机制中的突破性发现

Sun博士的开创性工作集中于开发“空间老化时钟”。这代表了传统的衰老研究的量子飞跃，通常检查组织或器官作为整个单元。他最近的性质出版物（2025）展示了这些计算工具如何识别特定的细胞类型，这些细胞类型会极大地影响其细胞邻居的衰老轨迹，并在pro-ging或培养方向上作用。

Sun博士在采访中解释说：“我一直对衰老的生物学着迷。”“为什么我们变老时会皱纹？为什么要学习更难学习，更容易忘记？有些动物的寿命比其他动物的寿命大得多，而似乎所有动物都经历了衰老？”这些基本问题引起了他对衰老研究的早期兴趣，在他的小学期间，发现辛西娅·肯尼恩（Cynthia Kenyon）在秀丽隐杆线虫（C. C. C. elegrans）上的寿命大大延长了寿命。

老化研究的革命计算框架

斯坦福大学研究人员的方法代表了科学家研究衰老的基本转变。传统方法通常会提供衰老过程的广泛快照，但是Sun博士的空间老化时钟可以准确地指出哪些细胞在复杂的组织环境中更快或较慢。这种颗粒状的理解为有针对性的干预措施开辟了新的可能性。研究人员能否最终识别并修改加速脑组织衰老的特定细胞“不良行为者”？是否有可能增强促进邻居青年功能的细胞活性？

Sun博士的研究方法将空间转录组学与单细胞分析相结合，从而详细地图，详细地图通过脑组织进行衰老。他的机器学习模型不仅识别老化的细胞 - 它们揭示了确定相邻细胞是否迅速或保持年轻特征的复杂细胞间通信网络。

从数学基础到生物发现

这一突破的道路反映了Sun博士独特的跨学科背景。他在科罗拉多州的普韦布洛（Pueblo）长大，在公共图书馆度过了无数小时，最初被恐龙和太空探索着迷，然后在倾向数学之前。他指出：“数学是我最喜欢的主题，尽管这可能并没有直接激发我对科学的热情，但我对数学的早期热爱塑造了我所吸引的研究领域和方法。”

当Sun博士在哈佛大学的本科生中开始开发计算模型时，这一数学基础是至关重要的，他在那里研究了化学，物理学和应用数学。他的项目范围从模拟染色体演化到建立老化的数学模型，并利用机器学习来预测多摩学数据的年龄。这些经验建立了计算专业知识，后来将使他革命性的空间老化时钟发展。

对痴呆和神经退行性研究的影响

Sun博士工作的实际应用远远超出了基础科学。他的计算框架可以改变研究人员如何处理与年龄相关的疾病，尤其是痴呆症和其他神经退行性疾病。通过确定促进脑衰老的特定细胞机制，科学家可能会开发更精确的治疗靶标。如果可以设计治疗以增强有益细胞的复兴信号，同时抑制有问题的细胞种群的亲密影响？

Sun博士的研究还提出了有关衰老本身的性质的有趣问题。如果单个细胞可以影响邻居的衰老轨迹，那么环境因素或治疗干预措施如何利用这些细胞通信网络？了解这些机制能否导致治疗不仅会减慢衰老，而且实际上在特定的大脑区域中扭转了治疗？

建立下一代老龄化研究人员

除了他的研究贡献外，Sun博士还强调了指导未来科学家的重要性。他说：“在我的研究之外，我很高兴建立自己的实验室，导师和博士后研究人员。”“我想在衰老研究领域及其他地区支持和培养下一代科学家。”

他对科学指导的承诺反映了人们对通过科学发现的不可避免的挑战支持年轻研究人员的广泛关注。Sun博士指出，尽管失败比前者更为普遍，但科学界经常强调成功而不是失败，而且通常，一系列失败是最终的研究发现或成功的催化剂。”

计算老化研究的未来方向

展望未来，Sun博士计划将其空间老化时钟框架扩展到其他组织，并将其作为老化研究社区的标准工具开发。他的实验室将着重于构建大规模的AI模型，以预测多尺度生物扰动的影响，从而有可能实现高通量计算筛选以恢复干预措施。

研究人员的长期视野包括将计算发现转化为有效的治疗剂。他的工作表明，衰老研究的未来不仅仅是描述衰老过程中发生的事情，从而精确地控制了它的发生方式。他的空间老化时钟能否最终指导按照个人的特定细胞衰老模式量身定制的个性化抗衰老治疗？

Sun博士的研究还强调了人工智能与生物发现之间的不断发展的关系。他的空间老化时钟展示了机器学习如何不仅可以分析复杂的生物学数据，还可以产生有关基本生活过程的全新见解。随着计算能力继续推动，其他生物学之谜可能会给类似的AI驱动方法带来什么？

埃里克·孙（Eric Sun）博士的基因组出版社访谈是一个名为“创新者和思想”的较大系列的一部分，该系列重点介绍了当今最有影响力的科学突破背后的人们。该系列中的每次访谈都融合了尖端的研究和个人思考，从而为读者提供了塑造未来的科学家的全面看法。通过将关注专业成就与个人见解相结合，这种采访风格邀请了一种更丰富的叙事，既可以吸引读者，又可以教育读者。这种格式为探索科学家对该领域的影响的概况提供了理想的起点，同时还涉及更广泛的人类主题。有关研究领导者和崛起的明星的更多信息，我们的创新者和思想中的基因组出版社访谈系列可以在我们的出版物网站上找到：https://genomicpress.kglmeridian.com/。来源：