Сегодня 10 сентября 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → геном

Google представила ИИ-платформу для исследования человеческого генома и закономерностей изменения ДНК

Лаборатория Google DeepMind представила платформу Atlas на основе ИИ, которая должна помочь учёным разгадать тайны генома человека. По словам разработчиков, Atlas изменит нынешнее понимание биологии, ускорит научные исследования и проложит путь к новым методам лечения заболеваний. Исследователи утверждают, что представленная платформа содержит «прогнозируемую карту каждого возможного изменения ДНК в геноме человека».

 Источник изображения: Google

Источник изображения: Google

Макромолекула ДНК состоит из двух нуклеотидных цепей, сформированных четырьмя азотистыми основаниями: аденином (A), гуанином (G), тимином (T) и цитозином (C). Основания одной цепи соединены с основаниями другой парными связями по принципу комплементарности: аденин соединяется только с тимином, гуанин — только с цитозином.

 Источник изображения: Wikipedia

Источник изображения: Wikipedia

Геном человека содержит примерно 3 миллиарда таких пар и представляет собой совокупность наследственного материала, заключённого в клетке человека. Изменения отдельных сочетаний могут быть безвредными, определять различия между людьми или играть роль в развитии заболеваний. Главная задача исследователей генома состоит в том, чтобы выяснить, какое влияние окажет каждое из примерно 9 миллиардов потенциальных замен одного основания.

 Источник изображения: Wikipedia

Источник изображения: Wikipedia

Платформа Atlas содержит прогнозы того, как каждый из этих 9 миллиардов вариантов может повлиять на организм на молекулярном уровне, например, изменить количество определённого вырабатываемого белка. Исследователи называют это «самым полным каталогом того, как генетические мутации влияют на молекулярную биологию». Доступ к платформе возможен через веб-портал, при помощи ИИ-агентов Antigravity и через собственный интерфейс AlphaGenome.

Чтобы помочь исследователям разобраться в миллиардах возможных вариантов и сосредоточиться на мутациях, заслуживающих более пристального внимания, Google также выпускает так называемый Variant Impact Score, который использует другие модели компании для прогнозирования последствий изменений ДНК. По словам компании, «теперь исследователи могут быстро ранжировать варианты и одновременно интерпретировать их молекулярные эффекты».

Проект Atlas основан на AlphaGenome, модели ИИ, представленной DeepMind в прошлом году, которая помогает учёным выявлять генетические факторы, вызывающие заболевания, а также на AlphaMissence, более раннем инструменте, ориентированном на прогнозирование того, как мутации могут изменять белки. Atlas идёт гораздо дальше, распространяя прогнозы на весь геном, включая подавляющее большинство участков, которые не кодируют белки напрямую, но могут контролировать поведение генов.

 Источник изображения: unsplash.com

Источник изображения: unsplash.com

AlphaGenome была обучена с использованием общедоступных баз данных геномов человека и мыши, что позволило ей выявлять закономерности между изменениями ДНК и биологическими процессами. Применение этих прогнозов к миллиардам возможных вариантов привело к созданию огромного набора данных, размер которого, по словам Google, составляет примерно 1 петабайт. Компания с сегодняшнего дня предоставляет доступ к Atlas для некоммерческого использования через свой сайт, вскоре должна стать доступна коммерческая версия в Google Cloud.

Atlas — это очередная попытка Google использовать ИИ для решения ключевых проблем в науке и медицине. Самая известная работа компании в этой области — AlphaFold, модель прогнозирования структуры белка, за которую её создатели Демис Хассабис (Demis Hassabis) и Джон Джампер (John Jumper) получили Нобелевскую премию по химии 2024 года. Компания также разработала инструменты ИИ для прогнозирования погоды, оптимизации поиска новых решений в вычислительной технике и математике, а также для оказания помощи исследователям при помощи ИИ-агентов.

ИИ превзошёл эволюцию в синтезе важнейших элементов ДНК — генная терапия готова совершить новый виток

Современная генетика всё чаще обращается к искусственному интеллекту как к инструменту не только анализа, но и создания новых биологических элементов. В новой работе учёные показали, что генеративные модели ИИ способны проектировать регуляторные участки ДНК — фрагменты, отвечающие за экспрессию генов. Это новый шаг: вместо поиска подходящих регуляторов в природе исследователи начали создавать их с нуля под конкретные задачи.

 Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT 5.2/3DNews

Источник изображения: ИИ-генерация ChatGPT 5.2/3DNews

В основе работы лежит метод DNA-Diffusion — алгоритм, заимствующий идеи из диффузионных моделей, широко применяемых в генерации изображений и текста. Модель обучалась на огромных массивах геномных данных и научилась предсказывать, какие последовательности ДНК будут эффективно включать или усиливать работу генов в определённых типах клеток. В результате ИИ смог сгенерировать тысячи вариантов синтетических регуляторов, многие из которых оказались функционально сильнее природных аналогов.

Экспериментальная проверка показала, что созданные ИИ регуляторные элементы действительно работают в живых клетках. Более того, они продемонстрировали высокую точность: активировали гены именно в нужных клетках, минимизируя побочные эффекты. Особенно показательным стал пример с геном AXIN2 (важным для подавления лейкемии) — синтетические регуляторы управляли его активностью эффективнее природных защитных вариантов.

Значение этой работы выходит далеко за рамки фундаментальной науки. Возможность целенаправленно конструировать регуляторные фрагменты ДНК открывает путь к более безопасной и точной генной терапии, созданию «умных» генетических лекарств и тонкой настройке клеточных функций. По сути, ИИ начинает выступать в роли инженера генома, расширяя границы того, что ранее считалось возможным только в ходе естественного эволюционного процесса.

Учёные создали вечную оптическую 5D-память — кристалл сохранит до 360 Тбайт на миллиарды лет

Исследователи из Университета Саутгемптона в Великобритании успешно сохранили всю последовательность генома человека на неразрушаемом кристалле оптической памяти 5D размером не больше мелкой монетки. Носитель уже размещён в защищённом подземном хранилище для возможного будущего возрождения человечества. Разработчики утверждают, что он выдерживает температуру до 1000 °C, космическую радиацию и прямые ударные нагрузки в 10 тонн на см2.

 Источник изображения: University of Southampton

Источник изображения: University of Southampton

Разработанные в Исследовательском центре оптоэлектроники в Саутгемптоне кристаллы памяти 5D используют сверхбыстрые лазеры для записи данных в «наноструктурированные пустоты, ориентированные внутри кремния» размером до 20 нм. 5D в названии подчёркивает, что новая технология использует два оптических измерения и три пространственные координаты для записи по всему объёму носителя. Разработчики утверждают, что их метод позволяет достичь беспрецедентной плотности данных до 360 Тбайт на одном кристалле (в некой самой крупной версии) без потери информации на протяжении миллиардов лет.

Учёные верят, что в далёком будущем, когда наука позволит реконструировать организмы по ДНК, карта генома, хранящаяся в этом вечном кристалле, может стать надёжным чертежом для возрождения человеческой цивилизации. Помимо генома человека, кристаллы также могут сохранять геномы исчезающих видов растений и животных, которые сегодня сталкиваются с экзистенциальными угрозами из-за изменения климата, потери среды обитания и других экологических кризисов.

Исследователи уже поместили первую из резервных копий геномных кристаллов в подземный архив соляной шахты в Гальштате, Австрия. Возрождение видов, населяющих Землю из этих вечных кристаллов данных больше похоже на научно-фантастическую концепцию. Тем не менее, хочется верить, что наши потомки, захвативший планету ИИ или другая форма разумной жизни расшифрует человеческий геном через миллиарды лет после гибели человеческой цивилизации.

 Источник изображения: techspot.com

Источник изображения: techspot.com

Разработчики утверждают, что спроектировали носитель информации таким образом, чтобы другие разумные существа могли эту информацию извлечь. «Визуальный ключ, начертанный на кристалле, даёт нашедшему знание о том, какие данные хранятся внутри и как их можно использовать», — заявил руководитель исследования профессор Питер Казански (Peter Kazansky).

Ключ изображает базовую молекулярную структуру пар оснований нуклеиновых кислот ДНК, знаковую структуру двойной спирали, и перекликаются со знаменитыми диаграммами Pioneer Plaque с информацией о человечестве для других цивилизаций, которые NASA размещало на своих межзвёздных зондах.

 Источник изображения: space.com

Источник изображения: space.com


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥