AlphaGenome Atlas poate scurta analiza variantelor genetice în cercetare. Unde se oprește utilitatea lui acum

Software-ul a procesat 9 miliarde de baze pentru genomul uman de referință. Pentru fiecare bază, sistemul a evaluat înlocuirea cu celelalte trei baze posibile, pornind de la un genom care are aproximativ 3 miliarde de baze.

Resursa este gândită mai ales pentru zonele necodante din ADN, adică acea parte care nu produce proteine, dar poate controla activitatea genelor. Mai puțin de 3% din genomul uman codifică proteine, iar restul include ADN de reglare, centromeri, capete protectoare ale cromozomilor și secvențe care controlează modul în care ADN-ul este împachetat în celulă. În genom există și secvențe considerate resturi ale unor infecții virale antice, paraziți moleculari sau gene inactivate prin mutații.

În această zonă, biologii folosesc deja programe care caută situsuri de interes, dar interpretarea rămâne dificilă. Interacțiunile dintre proteine și ADN depind de probabilități, de context și de tipul celulei analizate, nu doar de litera schimbată într-o secvență.

Atlasul încearcă să lege mutația de efectul posibil

AlphaGenome este conceput să identifice funcții potențiale ale ADN-ului necodant. Aici intră reglarea activității genelor, inițierea transcripției și accesibilitatea cromatinei, adică măsura în care anumite porțiuni de ADN pot fi folosite de celulă.

Modelul mai urmărește modificările histonelor, legarea factorilor de transcripție, hărțile contactelor cromatinei, utilizarea situsurilor de îmbinare și coordonatele și intensitatea joncțiunilor de îmbinare. Toate acestea sunt semnale pe care biologii le folosesc când încearcă să înțeleagă cum funcționează o regiune necodantă.

Pentru echipele care găsesc modificări în regiunile necodante ale unei gene, AlphaGenome poate oferi un indiciu despre semnificația lor potențială și o ipoteză despre mecanismul implicat. Predicțiile sale sunt, în general, la fel de bune sau mai bune decât cele ale unor instrumente software specializate.

Utilitatea actuală ține de cercetare. O evaluare completă poate ajuta la pre-calcularea efectelor potențiale ale mutațiilor descoperite ulterior prin secvențiere și la căutarea în întregul genom a modificărilor care produc un anumit tip de efect.

Predicția AI nu este o dovadă biologică

Atlasul nu înseamnă că o variație genetică anume provoacă direct o boală. El descrie efecte posibile estimate de un model, pe baza datelor pe care a fost antrenat, și oferă ipoteze de lucru pentru laborator, nu o confirmare biologică.

Limitele vin chiar din datele pe care le poate analiza acum. AlphaGenome este limitat la secvențe de la șoareci și oameni și a fost antrenat pe un număr limitat de tipuri de celule, studiate în detaliu de biologi.

Și genomul de referință folosit în atlas are o limită importantă. El nu corespunde probabil genomului niciunei persoane, iar fiecare om diferă probabil de acesta la milioane de baze. Multe persoane au și inserții, deleții, duplicări sau secvențe inversate.

Doar o mică parte dintre schimbările evaluate este probabil să apară efectiv într-un genom uman și să aibă, în același timp, o semnificație funcțională. O parte importantă din informațiile obținute ar fi putut fi extrasă și prin consultarea setului de date ENCODE, folosit printre datele de antrenare ale modelului.

Potențialul mai important al sistemului ar fi să ajungă să analizeze în mod fiabil date pentru care nu există date de antrenare, precum genomurile oamenilor de Neanderthal și Denisovienilor sau tipuri de celule fără date ENCODE.