ذكاء اصطناعي خارق لقراءة الحمض النووي والتنبؤ بالأمراض

كشفت جوجل ديب مايند عن “ألفا جينوم “، وهو نموذج ذكاء اصطناعي رائد مصمم لفك شفرات الحمض النووي. والتنبؤ بتأثيرات الطفرات الجينية على صحة الإنسان.

كيف يقرأ ألفا جينوم الحمض النووي؟

يمثل هذا الابتكار نقلة نوعية في علم الجينوم من خلال التركيز على كيفية تأثير التغيرات الصغيرة في الحمض النووي على تنظيم الجينات وتطور الأمراض.

وقد نجح الذكاء الاصطناعي من Google Deepmind في فك رموز القدرات الخفية للحمض النووي. حيث أطلقت جوجل ديب مايند نموذج “ألفا جينوم”., وهو نموذج ذكاء اصطناعي جديد ومثير.

ويعدالهدف الرئيسي هو اكتشاف “المادة المظلمة” الجينية التي يحاول العلماء اكتشافها منذ عقود.  وحسب جوجل، يوفر ألفا جينوم تنبؤات متعددة الوسائط، تشمل مخرجات وظيفية متنوعة، بما في ذلك:

• التعبير الجيني.
• أنماط الربط.
• خصائص الكروماتين.
• خرائط الاتصال.

ويمكن أن يؤدي AlphaGenome، الذي تم الكشف عنه في أواخر شهر يونيو الماضي، إلى تغيير الطريقة التي نفكر بها في الحمض النووي، من خلال:

• إظهار كيفية تأثير التغييرات في المناطق غير المشفرة على تنظيم الجينات.
• خطر الإصابة بالمرض، وكيف تعمل الخلايا.

فك أسرار الحمض النووي الخفية

ولكن AlphaGenome يواجه تحديًا هائلاً. فبينما حلّ AlphaFold 2 طيّ البروتينات، فإنه يعني أن AlphaGenome سيقوم بفك 98% من الجينوم البشري، أي التسلسلات غير المرمزة التي كانت تعتبر في السابق غير مرغوب فيه. في حين إن هذه المناطق غير المقيدة تؤثر  على:

• نشاط الجينات.
• الربط.
• تنظيم الكروماتين.
• قابلية الإصابة بالأمراض.

علاوة على أن الذكاء الاصطناعي القوي يقرأ ما يصل إلى مليون حرف من الحمض النووي في المرة الواحدة، ويُقدم تنبؤات بدقة قاعدة واحدة.

كما أنه يدمج الشبكات العصبية التلافيفية مع المحولات، متفوقًا على الأدوات المتخصصة في 24 من أصل 26 اختبارًا معياريًا.

اكتشاف الأمراض مبكرًا

استخدم باحثو ديب مايند بالفعل ألفا جينوم للكشف عن الطفرات غير المشفرة التي تنشط جينات السرطان في سرطان الدم. مما يُظهر قدرته على إعادة صياغة أبحاث الأمراض وتسريع التشخيص الجيني وتطوير العلاجات المُوجَّهة.

وفي هذا السياق يتوافر AlphaGenome عبر واجهة برمجة التطبيقات في وضع المعاينة، ويمكّن الباحثين غير التجاريين من :

• تحليل المتغيرات.
• محاكاة التعديلات.
• تطوير فرضيات تنظيم الجينات على نطاق واسع.

على الرغم من قوته، يتدرب ألفاجينوم في أربع ساعات فقط، مستخدمًا نصف موارد الحوسبة للنماذج السابقة. على أن هذه الكفاءة تؤهله للاستخدام السريع في مجالات تتجاوز أبحاث الجينوم البشري، كما هو الحال في الزراعة والدراسات بين الأنواع.

كما أنه قد يسرع الذكاء الاصطناعي من ديب مايند الاكتشافات في مجالات السرطان والأمراض النادرة وعلم الأحياء التركيبي.

فيما يمثل ألفا جينوم نقلة نوعية من تفسير بنية البروتين إلى فكّ شيفرة التخطيط الكامل لمخطط الحياة.

المصدر: جوجل