قد يسرّع إطار عمل الذكاء الاصطناعي الجديد العلاجات الجديدة

يؤثر صعود التعلم الآلي في الذكاء الاصطناعي (AI) في علم الجينوم والتكنولوجيا الحيوية والمستحضرات الصيدلانية وعلوم الحياة. في دراسة نشرت يوم الاثنين في ذكاء آلة الطبيعة ، أنشأ فريق من الباحثين في جامعة كاليفورنيا سان دييغو (UCSD) بقيادة ميليسا جيمريك إطارًا للتعلم الآلي للذكاء الاصطناعي لتمكين رؤى الجينوميات بشأن ربط عوامل النسخ (TF) - وهو إطار قد يساعد يومًا ما في تسريع الطب الدقيق والتنمية من العلاجات الجديدة للأمراض.

كتبت جيمريك وفريقها البحثي: "إجمالاً ، توفر دراستنا إطارًا قيمًا للتعلم الآلي للمساعدة في فك ترميز القواعد التي تربط من خلالها TFs مواقعها المستهدفة وتحديد نيوكليوتيدات معينة غير مشفرة مع أقوى التأثيرات على الارتباط"

تم تسمية Gymrek باسم "Forbes 30 Under 30: Science" في عام 2017 لإنجازاتها العلمية التي تشمل خوارزمية حاصلة على براءة اختراع تمكن العلماء من البحث في تأثير القطاعات الجينية على السمات البشرية. تتمثل مهمة مختبر Gymrek Lab في UCSD في البحث عن الاختلافات في تسلسل الحمض النووي التي قد تؤدي إلى الإصابة بالأمراض من خلال تطوير أدوات حسابية. ومن بين الباحثين الآخرين في جامعة كاليفورنيا ، الذين شاركوا في الدراسة ، هاو سو ، وسينثيا وو ، وهانكوينج تشاو ، ومايكل لامكين ، وآن تشينج.

يشير الجينوم إلى جميع المعلومات الجينية الموجودة في الكائن الحي المخزنة في الكروموسومات التي تحتوي على الحمض النووي. يحتوي جسم الإنسان على 23 زوجًا من الكروموسومات. هناك ما يقرب من 20500 جين في الجينات البشرية ، وفقًا لمشروع الجينوم البشري ، وهو جهد بحثي عالمي تم إجراؤه خلال الفترة 1990-2003 لتحديد تسلسل ثلاثة مليارات زوج من القواعد الكيميائية التي تشكل الحمض النووي البشري.

يتم التحكم في نشاط الجينات من خلال عوامل النسخ ، والبروتينات التي تحتوي عادةً على منطقة ربط الحمض النووي التي تتحكم في ما إذا كان الجين "يعمل" أو "معطل" قد تنشط هذه البروتينات أو تمنع النسخ ، وهي العملية التي يتم فيها نسخ الحمض النووي في الجين إلى جزيء RNA.

على سبيل المثال ، تُعزى متلازمة ريت ، وهي اضطراب في النمو العصبي ، إلى خلل وظيفي في مثبط النسخ المسمى MeCP2 ، وفقًا لدراسة نشرت في الرأي الحالي في علم الوراثة والتنمية .

يحدث داء السكري الذي يصيب الأطفال عند النضج بسبب طفرات في منظم النسخ HNF1ß (TCF2) وفقًا لدراسة أوروبية حول سكري الأطفال حديثي الولادة وتطور البنكرياس.

حثل القرنية البطاني لفوش (FECD) ، وهو مرض يصيب العين ، ناتج عن توسع CTG TNR (تكرار CTG ثلاثي النوكليوتيد) في intron 3 من عامل نسخ TCF4 ؛ وقد تزيد من خطر الإصابة بالاضطراب ثنائي القطب ، وفقًا لدراسة أوروبية مختلفة.

تعتبر عوامل النسخ أيضًا مجال اهتمام في أبحاث السرطان لأنها قد تلعب دورًا في تثبيط الورم أو الترويج له.

أنشأ باحثو جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو إطارًا للتعلم الآلي يسمى AgentBind من خلال التوسع في DeepSEA ، والذي يتكون من ثلاث طبقات شبكة عصبية تلافيفية مع طبقة واحدة متصلة بالكامل ، و DanQ ، وهو مزيج من شبكة عصبية تلافيفية وشبكة عصبية متكررة.

كتب الباحثون: "نقدم هنا إطارًا للتعلم الآلي يستفيد من بنيات الشبكات العصبية التلافيفية الحالية وتقنيات تفسير النماذج الحديثة لتحديد وتصور وتفسير ميزات السياق الأكثر أهمية لتحديد نشاط الربط لـ TF معين".

استخدموا نقل التعلم لجعل التدريب أكثر كفاءة من خلال استخدام بيانات أقل. يتم تدريب الشبكة العصبية التلافيفية على سلسلة ChIP-seq و DNAseI-seq. ثم طبق الباحثون Grad-CAM ، وهي طريقة ما بعد التحليل للشبكات العصبية ، من أجل "حساب درجات الأهمية لمناطق سياق أشكال الربط بدقة زوج أساسي واحد."

كتب الباحثون: "بشكل عام ، يتيح إطار العمل الخاص بنا رؤى جديدة في ميزات التسلسل التي تحدد ارتباط TF وتحدد متغيرات معينة غير مشفرة ذات صلة محتملة بالمرض".

يمكن لعوامل النسخ المعطلة أو المتحولة أن تسبب اضطرابات المناعة الذاتية ، ومشاكل القلب والأوعية الدموية ، والسرطان ، وأمراض أخرى. مع إطار التعلم الآلي الجديد للذكاء الاصطناعي لربط عامل النسخ ، يمتلك الباحثون طريقة جديدة لتطبيق التقنيات المبتكرة من أجل فهم عملية المرض وتسريع العلاجات المستقبلية.

حقوق النشر © 2021 Cami Rosso جميع الحقوق محفوظة.