Разработан ИИ для гибкой манипуляции работой генов
Исследователи из России создали генеративную нейросеть, способную быстро и эффективно генерировать промоторы и энхансеры — участки ДНК, регулирующие работу генов. Эта разработка станет важным инструментом для создания генных терапий и экспериментов в синтетической биологии, сообщила пресс-служба НИУ ВШЭ. Об этом сообщает портал ТАСС.
Проектирование регуляторных участков на уровне нуклеотидов позволяет избежать ошибок, возникающих при переводе ДНК в непрерывное представление. Это обеспечит возможность собирать промоторы и энхансеры с заданными свойствами, что позволит точно настраивать нужные гены в определенных клетках, пояснила Мария Попцова, директор Центра биомедицинских исследований НИУ ВШЭ.
Ученые много лет работают над инструментами для проектирования управляющих участков генома, что может помочь в лечении болезней и в производстве полезных молекул. Генеративные нейросети могут создавать новые промоторы и энхансеры, как они генерируют изображения или тексты.
Однако существующие подходы не могут работать с последовательностями нуклеотидов напрямую, что приводит к ошибкам. Российские ученые проверили возможность обойти эту проблему с помощью метода дискретного сопоставления потоков, который работает с "буквами" ДНК.
Для обучения ИИ были подготовлены три набора последовательностей ДНК, включающие 100 тыс. человеческих промоторов, 89 тыс. энхансеров из опухолевых клеток рака кожи и 105 тыс. энхансеров из мозга мушки-дрозофилы. После обучения нейросети результаты сравнили с существующими алгоритмами генерации промоторов.
Тесты показали, что разработка превзошла большинство моделей при генерации промоторов и оказалась лучшей среди потоковых методов для подготовки энхансеров опухолевых клеток. Эти успехи значительно расширяют возможности биотехнологов и молекулярных биологов для управления работой генома, подытожили исследователи.
Клетки человека и других живых существ регулируют работу генов при помощи систем, которые повышают или снижают вероятность считывания участков ДНК. В этих процессах ключевую роль играют промоторы и энхансеры — короткие цепочки ДНК, соединяющиеся с белками, активирующими гены.
