Naukowcy przeszkolili sztuczną inteligencję na DNA. „Jest jak język”

Naukowcy z Centrum Biotechnologii (BIOTEC) Uniwersytetu Technicznego w Dreźnie opracowali model sztucznej inteligencji, który potrafi czytać geny jako historię. Nazwali go GROVER, z angielskiego - Genome Rules Obtained via Extracted Representations.

Słownik DNA

Według naukowców ludzkie DNA przypomina język. Składa się z czterech liter (A, T, G i C), które budują sekwencje, te natomiast niosą znaczenie. Jednak w przeciwieństwie do języka, DNA nie ma zdefiniowanych słów. Aby wytrenować GROVER, zespół musiał więc najpierw stworzyć słownik DNA.

„Przeanalizowaliśmy cały genom i szukaliśmy kombinacji liter, które występują najczęściej. Zaczęliśmy od dwóch liter i przejrzeliśmy DNA, raz po raz, aby odkryć najczęstsze kombinacje wieloliterowe. W ten sposób, w około 600 cyklach, rozdrobniliśmy DNA na „słowa”, które pozwalają GROVER najlepiej przewidywać następną sekwencję” - wyjaśnia dr Melissa Sanabria, która brała udział w projekcie.

Informacje ukryte w DNA

Od czasu odkrycia podwójnej helisy (struktury DNA) naukowcy starali się zrozumieć informacje zakodowane w DNA. 70 lat później jest jasne, że DNA są wielowarstwowe. Tylko 1-2 proc. genomu składa się z genów, sekwencji kodujących białka.

„DNA ma wiele funkcji wykraczających poza kodowanie białek. Niektóre sekwencje regulują geny, inne służą celom strukturalnym, większość sekwencji pełni wiele funkcji jednocześnie. Obecnie nie rozumiemy znaczenia większości DNA. Jeśli chodzi o zrozumienie niekodujących struktur DNA, wydaje się, że dopiero drasnęliśmy powierzchnie” – tłumaczy dr Poetsch na stronie projektu.

Jak dodaje, właśnie w tym może pomóc GROVER. Model językowy potrafi bowiem dokładnie przewidywać sekwencje DNA i wyodrębniać biologicznie istotne informacje.

„Spersonalizowana medycyna"

Odkrycie zostało opublikowane w Nature Machine Intelligence. Naukowcy oczekują, że ich LLM pozwoli na głębsze zrozumienie predyspozycji do chorób czy reakcji na leczenie.

„Wierzymy, że zrozumienie zasad DNA za pomocą modelu językowego pomoże nam odkryć głębię biologicznego znaczenia ukrytego w DNA, rozwijając zarówno genomikę, jak i spersonalizowaną medycynę” - mówi dr Poetsch.

To nie pierwsza sytuacja, w której sztuczna inteligencja wykorzystywana jest w medycynie. Już teraz algorytmy AI są w stanie analizować obrazy medyczne i identyfikować potencjalne nieprawidłowości, oferując w rezultacie możliwe warianty diagnoz. Pomaga to lekarzom w badaniach przesiewowych w kierunku określonych chorób i wykrywaniu problemów na wczesnym ich etapie.

Serwis CyberDefence24.pl otrzymał tytuł #DigitalEUAmbassador (Ambasadora polityki cyfrowej UE). Jeśli są sprawy, które Was nurtują; pytania, na które nie znacie odpowiedzi; tematy, o których trzeba napisać – zapraszamy do kontaktu. Piszcie do nas na: [email protected].