DeepMind, bekannt für AlphaFold, hat mit AlphaGenome einen revolutionären Schritt in der Genomik getan. Dieses neue KI-Modell entschlüsselt komplexe Genregulation, was die Forschung weltweit verändern könnte. Fortschrittliche genomische Werkzeuge werden zugänglich gemacht.
In einer bemerkenswerten Entwicklung im Bereich der künstlichen Intelligenz und Genomik hat Googles AI-Forschungsunternehmen DeepMind ein neues Modell namens AlphaGenome vorgestellt. Es zielt darauf ab, die komplexen Prozesse der Genregulation in der DNA zu entschlüsseln. Dieser Fortschritt hat das Potenzial, die Genomik-Forschung weltweit zu revolutionieren und fortschrittliche genomische Werkzeuge für Labore auf der ganzen Welt zugänglich zu machen.
DeepMind ist in der wissenschaftlichen Gemeinschaft besonders für sein Modell AlphaFold bekannt, das die Struktur von Proteinen vorhersagt und sogar den Nobelpreis für Chemie teilte. Doch während die Vorhersage von Proteinstrukturen ein wohldefiniertes Problem darstellt, stellt die Genregulation eine weitaus komplexere und vielschichtigere Herausforderung dar.
Genregulation bezieht sich auf die Prozesse, durch die Zellen bestimmen, welche Gene und wann exprimiert werden. Dies umfasst eine Vielzahl von Faktoren, einschließlich DNA-Sequenzen, Transkriptionsfaktoren und epigenetischen Modifikationen. Im Gegensatz zur Proteinstrukturvorhersage, die durch klare Regeln und Strukturen bestimmt wird, ist die Genregulation ein „fuzzy field“, wie Natasha Latysheva, eine Forschungsingenieurin bei DeepMind, es beschreibt.
Im Gegensatz zur Proteinstrukturvorhersage […] ist die Genregulation ein „fuzzy field„. Es gibt keinen einzigen Maßstab für den Erfolg.
AlphaGenome ist DeepMinds neuester Versuch, diese Herausforderung anzugehen. Das Modell zielt darauf ab, 11 verschiedene Ausgaben im Zusammenhang mit der Genregulation vorherzusagen. Es beginnt mit einer langen DNA-Sequenz – bis zu 1 Million Basenpaare lang. Diese Vorhersagen umfassen Aspekte wie die Bindung von Transkriptionsfaktoren, die Aktivität von Enhancern und die Struktur von Chromatin.
AlphaGenome ist so konzipiert, dass es über eine API zugänglich ist. Das ermöglicht Forschern und Laboren weltweit, das Modell für ihre eigenen Projekte zu nutzen. Die Zugänglichkeit des Modells über eine API erleichtert es, fortschrittliche genomische Analysen durchzuführen, ohne dass umfangreiche technische Expertise erforderlich ist.
In ersten Tests hat AlphaGenome beeindruckende Ergebnisse erzielt und topplatzierte Konkurrenten in Schlüsseltests übertrumpft. Diese Leistung unterstreicht das Potenzial von AlphaGenome, die Genomik-Forschung zu beschleunigen und neue Erkenntnisse in diesem Bereich zu ermöglichen.
Ein Großteil der DNA in unserem Genom wird oft als „Junk DNA“ bezeichnet, weil ihre Funktion lange Zeit unklar war. AlphaGenome hilft dabei, den Code dieser sogenannten „Junk DNA“ zu entschlüsseln, indem es die komplexen Interaktionen zwischen verschiedenen DNA-Sequenzen und regulatorischen Elementen vorhersagt. Dies kann zu neuen Einsichten in die Biologie von Krankheiten und zur Entwicklung neuer therapeutischer Ansätze führen.
Obwohl der Code für AlphaGenome selbst noch nicht öffentlich verfügbar ist, folgt DeepMind einer Strategie, die auf Zusammenarbeit und offener Wissenschaft setzt. Andere Projekte von DeepMind, wie das AlphaGeometry-Modell, das geometrische Theoreme beweist, sind bereits auf GitHub verfügbar und fördern die Gemeinschaftsbeteiligung und Weiterentwicklung.
