Naujas DI įrankis atskleidžia „tamsiąją“ žmogaus genomo pusę

JAV Salko biologinių studijų instituto mokslininkai sukūrė pažangų dirbtinio intelekto (D) įrankį „ShortStop“, kuris leidžia tyrinėti anksčiau nepastebėtas DNR sritis ir atrasti mikrobaltymus. Tai – maži, bet galimai itin svarbūs baltymai, susiję su žmogaus sveikata ir ligomis.

Didelė mikrobaltymų reikšmė 

Baltymai atlieka svarbias funkcijas organizme. Tačiau mikrobaltymai ilgą laiką buvo nepastebėti, nes slepiasi nekoduojančiose, mažai tyrinėtose DNR srityse. 

Kalifornijos valstijoje (JAV) įsikūrusio Salko biologinių studijų instituto mokslininkai sukūrė DI įrankį „ShortStop“, kuris padeda rasti ir įvertinti mikrobaltymus genetiniuose duomenyse. Šis įrankis leidžia sutelkti dėmesį į biologinę prasmingumą turinčius kandidatus.

Naudodami „ShortStop“, tyrėjai išanalizavo plaučių vėžio duomenis ir atrado 210 naujų mikrobaltymų kandidatų. Iš jų vienas patvirtintas kaip potencialus terapinis taikinys.

Tyrimo vadovas Alanas Saghatelianas teigia, kad nors dauguma baltymų jau žinomi, anksčiau ignoruotose DNR srityse gali būti tūkstančiai mažų, svarbių baltymų.

Iki šiol mokslininkai daugiausia dėmesio skyrė didelėms baltymų koduojančioms DNR dalims, tačiau dabar aiškėja, kad ir likusios sritys gali reikšmingai reguliuoti sveikatą ir ligas.

Kaip veikia „ShortStop“

Ne visi smORF’ai – trumpos DNR sekos – koduoja funkcionalius mikrobaltymus. Dabartiniai metodai negali to iš anksto nustatyti – kiekvieną mikrobaltymą reikia tikrinti atskirai, kas reikalauja daug laiko ir išteklių.

„ShortStop“ sprendžia šią problemą. 

Tai – Di įrankis, kuris ne tik aptinka DNR sekas, galinčias koduoti mikrobaltymus, bet ir įvertina, ar jos yra funkcionalios. 

Sistema veikia pagal dviejų klasių rūšiavimą – ji skiria funkcionalius mikrobaltymus nuo nefunkcionalių, remdamasi mokymu su atsitiktinai sugeneruotais smORF’ais kaip kontroliniu duomenų rinkiniu.

Nors „ShortStop“ negali visiškai tiksliai nustatyti mikrobaltymo biologinės reikšmės, jis leidžia tyrėjams iš anksto atsirinkti svarbiausius kandidatus. Taip sumažėja eksperimentų apimtis ir spartėja mikrobaltymų tyrimai.

Praktinis DI įrankio pritaikymas

Pritaikius „ShortStop“ anksčiau paskelbtam smORF duomenų rinkiniui, apie 8 proc. sekų nustatyta kaip tikėtini funkcionalūs mikrobaltymai. Šios sekos atrinktos tolimesniems tyrimams, taip pagreitinant analizę ir pašalinant mažai reikšmingas sekas.

Įrankis aptiko ir mikrobaltymus, nepastebėtus ankstesniais metodais, tarp jų – vieną patvirtintą žmogaus ląstelėse ir audiniuose.

Pasak tyrėjo Brendano Millerio, „ShortStop“ pranašumas – darbas su įprastais duomenų tipais, kaip RNR sekoskaita, kuriuos turi daug laboratorijų. Tai leidžia plačiai tirti mikrobaltymus sveikuose ir ligotuose audiniuose, atveriant naujas įžvalgas apie žmogaus biologiją ir galimybes diagnozuoti bei gydyti ligas, pavyzdžiui, vėžį ar Alzheimerį.

„ShortStop“ jau padėjo identifikuoti mikrobaltymą, kurio raiška žymiai padidėjusi plaučių vėžio navikuose. Analizavus genetinius duomenis, sudarytas potencialių funkcionalių smORF sąrašas, iš kurio išsiskyrė šis mikrobaltymas – jis gali būti biologinis žymuo arba su liga susijęs baltymas. Tai pabrėžia dirbtinio intelekto svarbą renkant kandidatus tolimesniems tyrimams ir gydymo kūrimui.

Tyrėjai pažymi, kad turimi duomenys leidžia „ShortStop“ pagalba atrasti naujų mikrobaltymų, susijusių su įvairiomis ligomis – nuo Alzheimerio iki nutukimo.