Mesterséges intelligencia tervezett DNS-kapcsolókat, amelyek gének aktiválnak az embrióban
Egy bécsi kutatócsoport mesterséges intelligenciával új DNS-kapcsolókat tervezett, amelyek képesek gének célzott aktiválására az egér-embrió szívében, végtagjaiban és idegrendszerében. A fejlesztés a génterápia jövőbeli alkalmazásainak új lehetőségeit nyitja meg.
A Molekuláris Patológia Kutatóintézetben (IMP) Alexander Stark vezetésével végzett kutatás szerint a mesterséges intelligencia 15 új, úgynevezett enhancer DNS-kapcsolót hozott létre, amelyek szabályozzák, hogy mely szövetekben és mikor aktiválódnak a gének. A kutatók neurális hálózatokat tanítottak meg az embrionális szív-, végtagok és agyszövet genetikai hozzáférhetőségéről, majd a modelleket már kísérletileg igazolt egér- és humán enhancerekkel finomhangolták.
A mesterséges intelligencia viszonylag kis adatmennyiséggel – szövetenként mindössze 311-432 igazolt enhancerrel – dolgozva legalább 70,6 százalékos pozitív előrejelzési értéket ért el. A kifejlesztett 15 szekvencia közül egyik sem mutatott szignifikáns hasonlóságot az emberi vagy egér genommal, vagyis teljesen új konstrukciók voltak. Az E11.5 fejlődési stádiumban lévő egér-embriókon végzett tesztek során mind a 15 enhancer működőképesnek bizonyult, bár a szövetspecificitás nem volt tökéletes – különösen a végtagokra tervezett kapcsolók gyengébb jeleket mutattak az arc- és törzs szövetekben is.
A kutatók azt is feltárták, hogy a mesterséges intelligencia mely biológiai szabályokat ismert fel a szekvenciákból. Az AI felismerte a szív számára jellemző MEF2, a végtagok számára a TWIST1, valamint az idegrendszer számára az SOX3 DNS-motívumokat, valamint azt is megtanulta, hogy mely motívumok között milyen távolságok és kombinációk fordulnak elő. Néhány felismert szekvenciaminta azonban még nem volt egyértelműen hozzárendelhető ismert transzkripciós faktorokhoz.
Alexander Stark szerint »majdnem húsz éve követjük azt a víziót, hogy olyan jól megértsük a génszabályozást, hogy egy nap magunk is programozni tudjuk«. A mesterséges enhancerek hosszú távon lehetővé tehetik, hogy terápiás gének csak meghatározott szervekre vagy sejttípusokra korlátozódnak. Az alkalmazásig azonban még számos akadályt kell leküzdeni: a kísérletek egér-embriókon és szabványosított jelzőrendszerrel zajlottak, míg a valódi genomban további tényezők – promóterek, kromatinszerkezet és távolabbi szabályozó régiók – befolyásolják az enhancerek hatását.
Forrás: Frankfurter Rundschau — „KI schreibt neue DNA – und schaltet Gene gezielt im Embryo an - Frankfurter Rundschau”
Ez az összefoglaló a fenti forrás alapján, mesterséges intelligenciával készült. Szerkesztőségi ellenőrzésen nem esett át; a részletekért olvasd el az eredeti cikket.