Mesterséges intelligencia tervezett DNS-kapcsolókat, amelyek gének aktiválnak az embrióban
Egy bécsi kutatócsoport mesterséges intelligenciával tervezett új DNS-kapcsolókat, amelyek sikeresen aktiváltak gének specifikus szövetekben egér-embrióban. A fejlesztés a génterápia jövőjét segítheti, ahol terápiás gének pontosan az érintett szervekhez juthatnak.
Az Osztrák Molekuláris Patológiai Kutatóintézet (IMP) Alexander Stark vezetésével végzett kutatása a Nature Genetics folyóiratban jelent meg. A tudósok neurális hálózatokat tanítottak meg arra, hogy felismerjék, mely DNS-szakaszok érhetők el az embrionális szív-, végtagok és agyszövetben. A mesterséges intelligencia ezt követően 15 új, mesterségesen tervezett DNS-kapcsolót (enhancert) hozott létre – ötöt-ötöt az említett szövetekhez.
A kutatás során az AI-modellek mindössze 311-432 már kísérletileg igazolt enhancer alapján tanultak, mégis legalább 70,6 százalékos pontossággal jósoltak meg ismeretlen szekvenciákat. A tervezett DNS-kapcsolók nem voltak hasonlóak az emberi vagy az egér genomhoz – valóban új konstrukciók voltak. Az összes 15 szekvencia funkcionált az egér-embrióban, bár az eredmények különbözőek voltak az egyes szövetekben.
A szív és az idegrendszer esetében a legpontosabb volt a szövetspecifikus aktiváció, míg a végtagokhoz tervezett enhancerek gyengébb jeleket mutattak az arc- és törzszszövetekben is. Az agyban végzett kísérletek még összetettebb eredményt adtak: az előagy-enhancerek közül az egyik a végtagokban is aktív volt, az egyik középagy-kapcsoló pedig teljesen inaktívnak bizonyult.
A kutatók azt is felfedezték, hogy a mesterséges intelligencia felismerte az ismert biológiai szabályokat: a szívhez az MEF2, a végtagokhoz a TWIST1, az idegrendszerhez pedig az SOX3 transzkripciós faktor motívumait. Az AI olyan szekvenciamintákat is azonosított, amelyek eddig nem voltak egyértelműen egy ismert faktorhoz köthetők.
Bár az eredmények ígéretesek, számos akadály még előtte van a gyakorlati alkalmazásnak. A kísérletek egér-embrióban és standardizált rendszerben zajlottak, míg a természetes genomban további reguláló elemek befolyásolják az enhancerek működését. A kutatás alapvetően azt mutatja, hogy hosszú távon az AI segítségével terápiás gének pontosan az érintett szervekre vagy sejttípusokra korlátozhatók lehetnek.
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.