西湖大学与达摩院推出干细胞AI模型“归元”，精准调控细胞逆生长

7月14日讯，西湖大学与阿里巴巴达摩院今日宣布共同研发了一款名为“归元”的干细胞AI模型。这款模型能够精准预测和调控细胞在重编程过程中的命运走向，特别是在诱导多能干细胞（iPSC）领域取得了突破性进展。

“诱导干细胞命运转换是一个极其复杂的组合优化问题，涉及多种谱系调控因子的相互作用。”达摩院资深算法专家顾斐表示，传统方法需要依赖大量实验验证，耗时长且成本高。而“归元”模型通过整合25种谱系调控因子（包括17种小分子药物和8种蛋白类生长因子），理论上可以形成近400万种不同组合。

该模型采用双模态编码策略：一方面利用分子结构表征编码小分子药物，另一方面通过蛋白语言模型编码生长因子和细胞因子等生物大分子，将二者统一投射到同一个高维表征空间中进行预测。更重要的是，“归元”并非一个简单的“黑盒”模型，研究团队在其中加入了可解释性模块，使预测结果能够与已知的生物学信号通路建立联系。

在实验验证中，研究团队根据“归元”模型推荐的最优方案，成功获得了高质量的下胚层样干细胞。这些细胞在分子特征上与天然下胚层细胞高度相似，稳定表达关键多能性因子，并能在体外持续传代50代后仍保持干细胞功能特性。

“下胚层细胞在早期胚胎发育中发挥关键作用，其异常可能与反复流产、胚胎着床失败等问题密切相关。”西湖大学研究员刘晓东指出，过去这类细胞在体外很难长期稳定培养，而借助AI技术，研究人员现在可以获得可靠的研究材料。

目前，“归元”模型已被应用于其他细胞命运调控任务中，包括制备帕金森病细胞治疗管线项目所需的多巴胺神经元前体细胞，以及其他类型的功能细胞，并帮助优化生产工艺。

这项研究成果不仅为理解人类早期胚胎发育提供了新的视角，也为推动体外造血、类胚胎构建和细胞治疗研究开辟了新路径。通过将AI模型、大规模扰动实验和干细胞生物学相结合，西湖大学与达摩院为复杂细胞命运调控提供了一种全新的研究范式。