Искусственный интеллект продолжает совершать прорывы в науке, и на этот раз его потенциал был использован для глубокого понимания генетической активности в клетках человека. Исследователи из Колумбийского университета разработали модель, которая способна предсказывать, какие гены активны в различных типах клеток, открывая новые горизонты для изучения биологических процессов, а также разработки инновационных методов лечения сложных заболеваний, таких как рак.
Искусственный интеллект как инструмент для изучения клеточной активности
Традиционные биологические исследования позволяют изучать клеточные процессы лишь постфактум, тогда как новая модель ИИ дает возможность прогнозировать, как клетки будут реагировать на различные изменения, включая мутации. Это делает биологию не просто описательной наукой, а наукой предсказательной.
Метод, разработанный учеными, напоминает алгоритмы, используемые в популярных языковых моделях, таких как ChatGPT. Модель обучалась на данных о более чем 1,3 миллиона клеток из нормальных тканей человека, изучая закономерности в геноме и их влияние на клеточную активность. Это позволяет ей с высокой точностью предсказывать экспрессию генов даже в тех клетках, которые ранее не были включены в процесс обучения.
Модель уже показала свою эффективность в изучении сложных биологических процессов. Например, она раскрыла механизмы, лежащие в основе наследственной формы детской лейкемии, выявив, как мутации нарушают взаимодействие транскрипционных факторов, которые определяют судьбу клеток. Эксперименты подтвердили эти выводы, открывая возможности для разработки целенаправленных методов лечения.
Раскрытие генетической «темной материи»
Одна из наиболее интригующих возможностей, предоставляемых новым методом ИИ, заключается в исследовании генетической «темной материи» — тех областей генома, которые не кодируют белки и до сих пор остаются неизученными. Подавляющее большинство мутаций, ассоциируемых с раком, обнаруживаются именно в этих областях, и ученые надеются, что модель поможет пролить свет на их роль в развитии заболеваний.
Сравнивая «грамматику» нормальных и больных клеток, исследователи могут определить, какие изменения происходят при онкологических заболеваниях, и использовать эту информацию для разработки новых подходов к лечению.
Потенциал применения в биологии и медицине
Эта работа демонстрирует, как современные технологии могут трансформировать биологию, делая её более точной и предсказательной. Представляя модель компьютерной программе, ученые могут не только изучать существующие мутации, но и моделировать гипотетические изменения, чтобы понять их влияние на клеточные процессы.
Прорыв в использовании ИИ открывает перспективы для изучения множества заболеваний за пределами онкологии. Модель может помочь в понимании генетических нарушений, наследственных заболеваний и инфекций, а также в определении новых терапевтических мишеней.
Работа команды из Колумбийского университета отражает более широкую тенденцию использования ИИ в биологии, следуя по стопам исследований, которые уже получили Нобелевскую премию за предсказание структуры белков. Новый подход ещё раз подчеркивает, что слияние искусственного интеллекта и биологии открывает эру не только изучения, но и предсказания поведения живых систем.