فهرست مطالب
محققان با تأسیس یک آزمایشگاه مجازی جدید مبتنی بر هوش مصنوعی به نام CREME در حال بررسی روش‌های جدید برای درمان بیماری‌های ژنتیکی هستند.
به گزارش تکناک، این ابزار قدرتمند به دانشمندان کمک می‌کند تا با شبیه‌سازی‌های دقیق، فرایندهای بیولوژیکی پیچیده را تجزیه و تحلیل کنند و به راه‌حل‌های جدید برای بیماری‌های ژنتیکی دست یابند.
دانشمندان در این آزمایشگاه می‌توانند آزمایش‌های ژنتیکی مجازی انجام دهند و اثرات آنها را بر فعالیت ژن پیش‌بینی کنند، که به طور قابل توجهی زمان و منابع مورد نیاز برای کارهای آزمایشگاهی را کاهش می‌دهد.
بینش‌های CREME در مورد تنظیم ژن می‌تواند به طور چشمگیری کشف دارو را بهبود بخشد و دسترسی محققان بدون آزمایشگاه‌های فیزیکی را فراهم کند.
انقلابی در ژنتیک با آزمایشگاه مجازی
تصور کنید که با میلیون‌ها جهش ژنتیکی مرموز روبه‌رو هستید. با استفاده از فناوری ویرایش ژن CRISPR، تعداد کمی از این جهش‌ها ممکن است پتانسیل درمانی داشته باشند.
هر چند، همان‌گونه که می‌دانید اثبات این موضوع به معنای هزاران ساعت کار آزمایشگاهی است.
فقط فهمیدن اینکه کدام یک ارزش بررسی بیشتر را دارند، زمان و هزینه زیادی می‌طلبد.
با وجود این، اگر بتوانید این کار را در دنیای مجازی با هوش مصنوعی انجام دهید چه اتفاقی رخ می‌دهد؟
CREME یک آزمایشگاه مجازی جدید مبتنی بر هوش مصنوعی است که توسط پروفسور پیتر کو و تیم او در آزمایشگاه Cold Spring Harbor (CSHL) اختراع شده است.
این آزمایشگاه به ژنتیک‌دانان اجازه می‌دهد تا هزاران آزمایش مجازی را با یک کلیک انجام دهند.
اکنون دانشمندان می‌توانند از این آزمایشگاه مجازی برای شناسایی و درک مناطق کلیدی ژنوم استفاده کنند.
شبیهسازی تغییرات ژنتیکی با CRISPRi و CREME
این برنامه بر اساس تداخل CRISPR (CRISPRi) که یک تکنیک تغییر ژنتیکی مبتنی بر CRISPR می‌باشد، شبیهسازی شده است.
CRISPRi به زیست‌شناسان اجازه می‌دهد تا فعالیت ژن‌های خاص را در یک سلول کاهش دهند. CREME به دانشمندان امکان می‌دهد تغییرات مشابهی را در ژنوم مجازی ایجاد کنند و اثرات آنها بر فعالیت ژن را پیش‌بینی نمایند. به عبارت دیگر، این برنامه مانند یک نسخه هوش مصنوعی از CRISPRi است.
پروفسور کو در این باره توضیح داد: «در واقعیت انجام CRISPRi در آزمایشگاه بسیار چالش‌برانگیز است. شما با تعداد تغییرات و مقیاس محدود هستید، اما از آنجا که ما تمام تغییرات خود را به صورت مجازی انجام می‌دهیم، می‌توانیم مرزها را گسترش دهیم.»
تحلیل ژنوم با استفاده از هوش مصنوعی
کو و تیم او ابزار CREME را روی یک ابزار دیگر تحلیل ژنوم با هوش مصنوعی به نام Enformer آزمایش کردند. آنها می‌خواستند بدانند که الگوریتم Enformer چگونه پیش‌بینی‌هایی درباره ژنوم انجام می‌دهد.
کو می‌گوید که سؤالاتی از این دست برای کار او بسیار مهم هستند.
وی بیان کرد: «ما این مدل‌های بزرگ و قدرتمند را داریم. آنها در گرفتن توالی‌های DNA و پیش‌بینی فعالیت ژن بسیار جذاب هستند، اما ما راه‌های خوبی برای درک این مدل‌ها که چه چیزی را یاد می‌گیرند، نداریم.»
کو تصریح کرد: «به احتمال زیاد آنها پیش‌بینی‌های دقیقی انجام می‌دهند، چرا که بسیاری از قوانین مربوط به تنظیم ژن را یاد گرفته‌اند، اما ما نمی‌دانیم که پیش‌بینی‌های آنها بر چه اساسی است.»
تأثیر آزمایشگاه مجازی بر کشف دارو و دسترسی‌پذیری
با استفاده از CREME، تیم کو مجموعه‌ای از قوانین ژنتیکی را که Enformer در زمان تحلیل ژنوم یاد گرفته بود، کشف کردند.
این بینش ممکن است روزی برای کشف دارو بسیار ارزشمند باشد. درک قوانین تنظیم ژن به محققان گزینه‌های بیشتری برای تنظیم سطوح فعالیت ژن به صورت دقیق و قابل پیش‌بینی می‌دهد.
با تنظیمات بیشتر، CREME ممکن است به زودی ژنتیک‌دانان را در مسیر کشف اهداف درمانی جدید قرار دهد.
شاید مهم‌تر از همه این باشد، که این ابزار ممکن است حتی به دانشمندانی که به آزمایشگاه واقعی دسترسی ندارند، قدرت انجام این کشفیات را بدهد.
