Качественный скачок в понимании экспрессии генов
Компания Google DeepMind представила свою новую модель AlphaGenome 2 — передовую систему искусственного интеллекта, разработанную для разгадки того, как изменения в ДНК влияют на различные типы клеток в организме человека. Эта модель является преемницей предыдущей модели AlphaGenome и направлена на решение одной из самых сложных проблем в биологии: как один и тот же генетический материал может приводить к совершенно разным функциям в зависимости от типа и состояния клетки.
AlphaGenome 2 была обучена на огромной базе данных, содержащей более 100 миллионов клеточных профилей, полученных из 68 типов тканей человека. Благодаря этим колоссальным данным модель смогла выявить ряд генетических вариантов, которые изменяют экспрессию генов в клетках почти в два раза сильнее по сравнению с предыдущей моделью, что дает ученым беспрецедентную возможность отслеживать тонкие генетические эффекты, которые могут быть упущены более масштабными моделями.
Что меняется на практике в научных исследованиях?
Фундаментальная значимость этого достижения заключается в его способности устанавливать прямую связь между генетикой человека и клеточной биологией. В то время как большинство клеток организма имеют одну и ту же ДНК, клетки (такие как клетки сердца, кожи или иммунные клетки) включают и выключают определенные гены различными способами в зависимости от их функции.
AlphaGenome 2 предоставляет исследователям несколько практических преимуществ:
- Точное определение мишеней для лекарств: Поскольку разработка лекарств основана на воздействии на специфические белки и типы клеток, точность, обеспечиваемая моделью, помогает понять, как мутации влияют на эти целевые клетки.
- Прогнозирование новых биологических состояний: Модель продемонстрировала способность предсказывать поведение новых типов клеток и биологических состояний без необходимости переобучения.
- Восполнение пробелов в знаниях: Модель может выявлять нехватку текущих экспериментальных данных, направляя ученых в области, требующие интенсивных лабораторных исследований.
Будущие перспективы и технические ограничения
Несмотря на огромный потенциал, исследователи DeepMind отметили, что AlphaGenome 2 требует более высоких вычислительных затрат по сравнению со своим предшественником, что делает его менее практичным для использования в комплексных генетических исследованиях каждого символа человеческого генома на данный момент. Тем не менее, долгосрочное видение компании заключается в разработке так называемых «виртуальных клеток» — полных цифровых симуляций биологических систем.
Google объявила о предоставлении доступа к AlphaGenome 2 для некоммерческих научных исследований через интерфейс программирования приложений (AlphaGenome API), начиная с сегодняшнего дня, с предоставлением специальной предварительной версии (Private Preview) для коммерческих исследовательских целей.