Mapálann DeepMind naoi mbilliún malartú DNA

Tá thart ar thrí bhilliún suíomh sa ghéanóm daonna, agus ceann amháin de cheithre litir DNA i ngach suíomh. Má chuirtear ceann de na trí litir eile in ionad na litreach in aon suíomh, faightear athraitheach hipitéiseach. Is ionann sin agus naoi mbilliún athrú aonlitreach féideartha, agus tá samhail AlphaGenome de chuid Google DeepMind curtha i bhfeidhm anois ar gach ceann díobh. Eisíodh na torthaí an 8 Meán Fómhair faoin ainm AlphaGenome Atlas: bunachar sonraí inchuardaithe, aon pheiteabheart amháin ar mhéid, ina bhfuil tuartha na samhla agus atá saor in aisce do thaighde neamhthráchtála (DeepMind; Nature).

Tá an mhatamaitic simplí. Is é an t-eolas atá i ngach iontráil atá luachmhar.

Leabhar tagartha réamhlíonta do gach ionadú

I gcás gach ceann de na naoi mbilliún malartú sin, léann AlphaGenome suas le milliún litir DNA timpeall air agus tuarann sé athruithe i roinnt cineálacha tomhais mhóilínigh: gníomhaíocht géinte, splíosadh RNA (an chaoi a ngearrann agus a gceanglaíonn cealla cóip RNA sula mbíonn sí úsáideach), patrúin nasctha próitéiní agus struchtúr crómatain (chomh dlúth agus atá DNA pacáistithe), i bhfíocháin agus i gcineálacha éagsúla ceall. Stóráiltear thart ar 27,000 tuar den sórt sin ar an meán i ngach iontráil athraithigh, thar 11 chatagóir (Nature; IEEE Spectrum).

Is féidir breathnú air mar leabhar tagartha réamhlíonta. Sula raibh Atlas ann, bhí ar thaighdeoir a bhí ag iarraidh athraitheach amháin a sheiceáil an tsamhail a rith é féin. D’úsáid DeepMind an chumhacht ríomhaireachta roimh ré, ionas gur féidir anois le saotharlann nach bhfuil bonneagar speisialaithe aici aon athraitheach féideartha a chuardach trí thairseach ghréasáin (DeepMind).

In éineacht leis na tuartha amh, thug DeepMind scór AVI isteach. Cumascann sé tuartha AlphaGenome faoi réigiúin rialaithe géinte le measúnuithe AlphaMissense ar leibhéal na próitéine chun rangú aonair a chruthú. Soláthraíonn sé sannacháin gnéithe freisin: míniú ar leibhéal na samhla ar na haschuir agus na gnéithe seichimh ba chúis leis an scór. Ní meicníocht bhitheolaíoch é sin, ach insíonn sé do thaighdeoir cá háit ar cheart féachaint (DeepMind).

Bhí scóráil athraitheach ar fud an ghéanóim ann cheana. Tá ranguithe curtha ar fáil le fada ag CADD do gach athrú aonlitreach féideartha (páipéar CADD). Soláthraíonn SpliceAI tuartha réamhríofa maidir le cur isteach ar an splíosadh (Cell). Comhcheanglaíonn Atlas an fhairsinge sin le sonraí a bhaineann go sonrach le fíocháin thar roinnt cineálacha tomhais. Ní hamháin gur féidir le taighdeoir a fheiceáil go bhfuil rangú ard ag athraitheach, ach freisin an bhfuil an tsamhail ag súil go rachaidh sé i bhfeidhm ar an splíosadh i bhfíochán inchinne nó go n-athróidh sé léiriú géinte san fhuil.

Tástálacha luatha, ní bailíochtú neamhspleách

I gcomhoibriú seolta le Cuibhreannas GREGoR de chuid Broad Institute, d’aithin Atlas athraitheach a bhí suite go domhain laistigh den ghéin DNM1, a bhfuil baint aici le heinceifileapaite eipileipteach. Thuar an tsamhail go gcruthódh sé suíomh neamhghnách splíosaithe a bheadh gníomhach san inchinn, rud a d’fhéadfadh an phróitéin a eascraíonn as a athrú. Thacaigh measúnacht splíosaithe sa tsaotharlann leis an éifeacht thuartha ar RNA, rud a chuidigh lena aicmiú mar athraitheach ar dócha go bhfuil sé pataigineach (DeepMind). Dheimhnigh an mheasúnacht an tuar faoin splíosadh; níor chruthaigh sí inti féin gurb é an t-athraitheach seo is cúis le galar in inchinn othair.

Ar leithligh, chuir foireann ó Ollscoil Exeter tuartha Atlas i bhfeidhm ar shonraí uile-ghéanóim ó bhreis agus 54,000 rannpháirtí i UK Biobank. Thuairiscigh siad níos mó gaolmhaireachtaí idir athraithigh i réigiúin rialaithe géinte agus leibhéil próitéiní san fhuil ná mar a fuarthas in anailís chomparáideach. I réigiún géanómach amháin, laghdaigh siad líon na n-athraitheach féideartha ó 526 go ceithre cinn (DeepMind). Is cur in ord tosaíochta é an cúngú sin. Beidh tuilleadh tástála ag teastáil chun a fháil amach an iad na ceithre athraitheach sin is cúis leis na hathruithe ar na próitéiní i ndáiríre. Comhoibrithe seolta le DeepMind a bhí sa dá staidéar, seachas bailíochtuithe neamhspleácha tar éis na heisiúna.

An méid a rangaíonn Atlas, agus an méid nach gcumhdaíonn sé

Dúirt taighdeoir DeepMind, Žiga Avsec, le Fortune go bhfeidhmíonn an tsamhail go maith i gcás athraithigh splíosaithe agus athraithigh i dtionscnóirí (réigiúin gar do thús géine a chuidíonn lena gníomhaíocht a rialú), ach go bhféadfadh sí éifeachtaí eile a chailleadh, go háirithe ag treisitheoirí (stráicí DNA i bhfad i gcéin a rialaíonn géinte freisin), agus “nár cheart caitheamh léi mar fhírinne uilechoiteann” (Fortune). Cumhdaíonn na naoi mbilliún iontráil gach ionadú aonlitreach féideartha ar chóimeáil tagartha amháin den ghéanóm. Ní chumhdaíonn siad ionsáite, scriosuithe, athchóirithe struchtúracha ná na hidirghníomhaíochtaí idir athraithigh éagsúla i ngéanóm othair aonair (Nature).

Foilsíodh cur síos teicniúil Atlas mar réamhchló, nach ndearnadh piarmheasúnú air go fóill. Tá an tairseach saor in aisce d’úsáid acadúil; cuirfear rochtain tráchtála ar fáil trí Google Cloud ar phraghas nár nochtadh (DeepMind).

Tugann Atlas rochtain láithreach do thaighdeoirí ar thuar réamhríofa a d’fhéadfadh cabhrú leo an chéad athraitheach eile le tástáil a roghnú. I dtaighde ar ghalair neamhchoitianta, áit a nochtann seicheamhú géanóim na dosaenacha athraitheach féideartha go minic i réigiúin nach dtuigtear go maith, d’fhéadfadh réamhscagadh ríomhaireachtúil níos tapúla an bealach chuig an turgnamh saotharlainne ceart a ghiorrú. Beidh bailíochtú saotharlainne agus cliniciúil fós ag teastáil sula n-athróidh na ranguithe sin diagnóis. Gineann an tsamhail hipitéisí. Déanann bitheolaithe agus cliniceoirí iad a thástáil.