Ensembl tiftaħ disa’ biljun tbassir għal-laboratorji

Ħu l-ġenoma umana ta’ referenza, kopja standard ta’ madwar tliet biljun pożizzjoni tad-DNA tagħna. F’kull pożizzjoni hemm waħda minn erba’ ittri kimiċi. Ibdel kwalunkwe ittra b’waħda mit-tliet alternattivi, u tikseb mutazzjoni ipotetika. Il-mudell AlphaGenome ta’ Google DeepMind għamel proprju dan: ħareġ tbassir għas-sostituzzjonijiet kollha possibbli ta’ ittra waħda biex ipproduċa madwar disa’ biljun entrata, b’kull waħda tinkludi medja ta’ madwar 27,000 tbassira molekulari fost tessuti u tipi ta’ ċelloli differenti (DeepMind). L-Atlas li rriżulta jkopri wkoll aktar minn 100 miljun inserzjoni u tħassir qosra li diġà huma kkatalogati f’bażijiet tad-data tal-popolazzjonijiet (preprint tal-Atlas).

L-ebda waħda minn dawn l-entrati ma hija kejl sperimentali. Dawn juru dak li l-mudell ibassar li jinbidel kieku sseħħ kull sostituzzjoni. Il-mistoqsija hija jekk dan it-tbassir jgħinx lir-riċerkaturi jsibu varjanti li huma tassew rilevanti.

Varjant moħbi, ħjiel speċifiku għall-moħħ

L-aktar każ konkret ta’ prova jinvolvi persuna b’enċefalopatija epilettika severa li s-sekwenzjar ġenetiku tagħha ma kienx ta tweġiba. Riċerkaturi fil-Broad Institute, li ħadmu mal-Konsorzju GREGoR u mat-tim ta’ AlphaGenome, użaw il-punteġġ fil-qosor tal-Atlas, imsejjaħ AVI (AlphaGenome Variant Impact), biex jerġgħu jagħtu prijorità lill-varjanti tal-pazjent. Dan għolla fil-klassifika bidla moħbija fil-fond ta’ intron tal-ġene DNM1 (Fortune). Intron huwa sekwenza ta’ DNA li titneħħa qabel ma l-istruzzjonijiet ta’ ġene jiġu tradotti fi proteina. L-analisti rarament ifittxu hemmhekk, u analiżi preċedenti tal-RNA mid-demm ma kinitx konklużiva minħabba li DNM1 bilkemm huwa attiv fiċ-ċelloli tad-demm.

Analiżi separata tal-attribuzzjoni stmat li 69% tas-sinjal AVI ġie minn effetti imbassra fuq l-ispliċjar, il-proċess li bih iċ-ċelloli jaqtgħu u jgħaqqdu l-RNA qabel ma jipproduċu l-proteini. Il-mudell bassar li l-varjant joħloq sit anormali tal-ispliċjar f’verżjoni tal-ġene speċifika għall-moħħ, u jdaħħal 13-il aċidu amminiku żejjed fil-proteina li tirriżulta (Fortune; DeepMind). Test fil-laboratorju rriproduċa l-bidla mbassra fl-ispliċjar, u l-varjant ġie kklassifikat mill-ġdid bħala probabbilment patoġeniku, kategorija formali li tqis l-istorja tal-familja, il-wirt ġenetiku u d-data funzjonali (preprint tal-Atlas).

Is-sekwenza tal-passi hija istruttiva. Il-punteġġ ta prijorità lill-varjant. L-attribuzzjoni wasslet lir-riċerkaturi lejn test tal-ispliċjar. It-test ikkonferma l-anomalija mbassra. Il-mudell ma ddijanjostikax lill-pazjent waħdu, u r-rendikont ippubblikat ma jagħtix id-dettalji tal-passi kollha tal-klassifikazzjoni (Nature).

Kif jitqabbel, u x’jiġi wara

Il-preprint tal-Atlas jirrapporta valutazzjonijiet retrospettivi mqabbla ma’ każijiet solvuti ta’ mard rari mill-konsorzju GREGoR. AVI poġġa l-varjant kawżali magħruf fost l-ewwel 50 kandidat ta’ pazjent fi 29.5% tal-każijiet, meta mqabbel ma’ 12.5% għal CADD, l-għodda stabbilita għal żmien twil li tagħti punteġġi lill-ġenoma kollha (preprint tal-Atlas). Il-vantaġġ kien l-akbar fir-reġjuni mhux kodifikanti, il-maġġoranza kbira tal-ġenoma li tinsab barra r-riċetti għall-kodifikazzjoni tal-proteini, fejn tradizzjonalment l-interpretazzjoni kienet l-aktar diffiċli. Ir-riċerkatur ta’ DeepMind Žiga Avsec irrikonoxxa prestazzjoni aktar dgħajfa għal xi effetti tal-elementi regolatorji msejħa enhancers, sekwenzi mbiegħda tad-DNA li jirregolaw il-ġeni mill-bogħod (Fortune).

Dawn huma paraguni tal-klassifikazzjoni fuq każijiet magħżula u diġà solvuti, imwettqa b’kollaboraturi ta’ DeepMind u ppubblikati bħala preprint. Li tinstab retrospettivament it-tweġiba magħrufa hija sfida differenti milli jiżdied l-għadd ta’ dijanjożijiet fost pazjenti li l-każijiet tagħhom għadhom tassew mhux solvuti.

Fid-9 ta’ Settembru, iċ-ċentru pubbliku Ewropew tal-bijoinformatika EMBL-EBI ħabbar li l-punteġġ AVI issa huwa disponibbli permezz tal-Ensembl Variant Effect Predictor (VEP), is-sistema ta’ annotazzjoni li r-riċerkaturi jużaw biex jikkonvertu data ġenetika mhux ipproċessata f’riżultati interpretabbli (EMBL-EBI). VEP diġà jintuża fil-pipelines tal-ipproċessar tal-laboratorji kliniċi u tar-riċerka. Iż-żieda ta’ AVI tfisser li laboratorju jista’ jikseb il-punteġġ flimkien mal-konsegwenzi għall-ġeni u l-frekwenzi fil-popolazzjoni fl-istess operazzjoni f’lott, mingħajr ma jaqleb għal portal separat ta’ Google. VEP jagħmel il-punteġġ aċċessibbli, iżda ma jiċċertifikax il-preċiżjoni klinika tiegħu. DeepMind tgħid li AlphaGenome ma ġiex ivvalidat jew approvat għall-użu kliniku (DeepMind).

Fil-każ irrappurtat ta’ DNM1, AlphaGenome għen lir-riċerkaturi jagħtu prijorità lil varjant li kien ġie injorat u ppropona ipoteżi dwar l-ispliċjar li setgħet tiġi ttestjata fil-laboratorju. Jekk dan il-proċess iżidx id-dijanjożijiet fuq skala kbira jiddependi minn studji prospettivi minn gruppi indipendenti, li jaħdmu fuq każijiet mhux solvuti minflok fuq tweġibiet storiċi.