FATE-MAP predice la teratogenicidad y los modos de fallo de la gastrulación humana integrando aprendizaje profundo y...

Área de la Ciencia:

• Biología del Desarrollo
• Biología Computacional
• Toxicología

Sus antecedentes:

• La gastrulación humana es crucial para el desarrollo, pero es propensa a fallos, lo que provoca defectos de nacimiento y pérdida del embarazo.
• Los desafíos éticos y anatómicos limitan la comprensión de los modos de fallo de la gastrulación humana utilizando métodos tradicionales.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y validar una plataforma integrada, FATE-MAP, para dilucidar los mecanismos de fallo de la gastrulación humana.
• Identificar teratógenos potenciales y parámetros clave del desarrollo que influyen en los resultados de la gastrulación humana.

Principales métodos:

• FATE-MAP integra el cribado de fármacos de alto rendimiento de gastruloides humanos en 2D con fenotipado cuantitativo, aprendizaje profundo y modelado mecanicista.
• Se mapeó un morfoespacio fenotípico para distinguir el patrón canónico de los modos de fallo.
• Se utilizó un modelo de transformador y simulaciones de EDP para predecir e interpretar los resultados del patrón dentro del morfoespacio.

Principales resultados:

• El análisis de más de 2000 gastruloides tratados con fármacos reveló espacios fenotípicos distintos para la gastrulación normal y fallida.
• FATE-MAP identificó dos moléculas clínicas como teratógenos potenciales.
• La densidad celular y la estabilidad de SOX2 se identificaron como parámetros críticos que influyen en el patrón de los gastruloides.

Conclusiones:

• FATE-MAP proporciona un marco potente para decodificar las trayectorias del desarrollo humano y comprender los fallos de la gastrulación.
• La plataforma acelera el descubrimiento de terapéuticos seguros al identificar riesgos de desarrollo potenciales de forma temprana.
• Este enfoque ofrece una estrategia novedosa para estudiar la embriogénesis humana y sus patologías asociadas.