Google DeepMind, 9 milyar DNA varyantını haritalayan AlphaGenome Atlas'ı tanıttı

Google DeepMind, insan genomundaki 9 milyar tek nükleotid varyantının etkilerine ilişkin tahminleri içeren AlphaGenome Atlas'ı tanıttı. Şirket, bunun genetik mutasyonların moleküler biyolojiyi nasıl etkilediğine dair en kapsamlı katalog olduğunu belirtiyor. Atlas, akademik araştırma için ücretsiz ve sezgisel bir web sitesi portalı aracılığıyla kullanılabilir.

İnsan genomunda yaklaşık 9 milyar olası tek harfli mutasyon bulunmaktadır ve her bir genetik mutasyonu laboratuvarda test etmek pratik olarak imkansızdır. Google DeepMind'ın daha önce geliştirdiği AlphaGenome, genetik varyantların biyolojik süreçleri nasıl etkilediğini tahmin edebilen bir yapay zeka modelidir. Şirket, AlphaGenome'un tahminlerini ölçekte önceden hesaplayarak modelin erişimini büyük ölçüde genişleten kolayca erişilebilir bir kaynak oluşturdu. AlphaGenome Atlas, bir atlasın arazi özelliklerini birbirine bağlaması gibi, genomdaki DNA varyantlarının moleküler etkilerini haritalar.

Bilim insanlarının en etkili genetik değişiklikleri hızlıca bulmalarına yardımcı olmak için AlphaGenome Variant Impact (AVI) skoru yayımlanmıştır. AVI skoru, AlphaGenome ve protein değiştiren DNA varyantlarının etkisini tahmin eden model AlphaMissense'in güçlü yönlerini birleştirir. Böylece araştırmacılar artık varyantları hızlıca sıralayabilir ve moleküler etkilerini aynı anda yorumlayabilir.

Dış işbirlikçiler, çözülmemiş nadir hastalık araştırmalarında anahtar varyantları belirlemek ve doğrulamak için AlphaGenome Atlas'ı kullanmıştır. Atlas, bugün itibarıyla sezgisel bir web sitesi portalı, AlphaGenome API'si ve Google Antigravity'de bir beceri olarak kullanılabilir.

Veri kümesi ve kapsam

AlphaGenome Atlas 1 petabaytlık bir veri kümesidir ve AlphaFold Veritabanı'ndan 30 kat daha büyüktür. AlphaFold Veritabanı 2022'de genişletildiğinde, yaklaşık 190 bin deneysel yapıdan 200 milyondan fazla yapı tahminine çıkarak bilinen neredeyse tüm kataloglanmış proteinleri kapsamıştır. Google DeepMind, AlphaGenome Atlas'ın tahminleri daha erişilebilir kılmayı ve bilim insanlarına geniş bir veri kümesini keşfetmeleri için sezgisel bir yol sunmayı amaçladı.

AlphaGenome Atlas, her varyant için binlerce moleküler etki tahmini içerir ve bu tahminler yüzlerce insan ve fare hücre tipi ile dokusunu kapsar. AVI skoru, her genetik varyant için etkiyi tanımlayan tek bir sayıdır. Her AVI skoru, onu yönlendiren farklı biyolojik özelliklere bağlanır. DNA dizi motifleri koleksiyonu, genomun kelimeleri olan 2.500'den fazla tekrarlayan DNA dizisini ve konumlarını içerir.

AVI skoru, hem kodlayan bölgeler hem de kodlamayan bölgeler için çalışır. Genomun proteinleri kodlayan kısmı %2'sini oluştururken, kodlamayan bölgeleri %98'ini oluşturur. Google DeepMind, AVI skorunun birçok varyant patojenite ve nadir hastalık karşılaştırmasında en iyi performansı sağladığını iddia etmektedir.

Nadir hastalık araştırmaları

GREGoR Konsorsiyumu ile işbirliği içinde araştırmacılar, çözülmemiş nadir hastalık araştırmaları için AVI skorunu kullanarak varyantları önceliklendirdi. Broad Institute'dan Laura Covill ve Anne O’Donnell-Luria liderliğindeki ekip, DNM1 genini etkileyen ve epileptik ensefalopati ile güçlü şekilde ilişkili bir varyant keşfetti. Deneysel taramalar araştırma tahminini doğruladı ve benzer etkilere sahip yakındaki varyantları buldu.

Popülasyon genetiği ve düzenleyici varyantlar

University of Exeter'dan Gareth Hawkes, AlphaGenome Atlas'ı 54.000'den fazla UK Biobank katılımcısının tüm genom verilerine uyguladı. Hawkes, nadir varyantları tahmin edilen moleküler etkilerine göre gruplayarak %22 daha fazla kodlamayan genetik ilişki ortaya çıkardı. Hawkes, insan vücudunda dolaşan kritik proteinlerin bolluğunu yönlendiren belirli düzenleyici varyantları belirledi. Hawkes, UK Biobank'taki yüz milyonlarca kodlamayan varyantın vücut kitle indeksi ile ilişkisini inceleyerek 19 genetik bölge belirledi.

Stowers Institute for Medical Research'dan Julia Zeitlinger ve Melanie Weilert, transkripsiyon faktörlerini kategorize etmek için bu kaynağı kullandı.

Erişim ve sınırlamalar

Google DeepMind, AlphaGenome Atlas'ın bilim insanları için değerli bir kaynak olacağını, ancak bunu bir başlangıç noktası olarak gördüklerini iddia etmektedir. AlphaGenome Atlas, bugünden itibaren ticari olmayan kullanım için web sitesi üzerinden erişilebilir hale getirilmiştir. Atlas, yakında Google Cloud üzerinde ticari kullanım için de erişilebilir olacaktır.

AlphaGenome Atlas tarafından sağlanan bilgiler profesyonel tıbbi tavsiye, teşhis veya tedavinin yerini almak üzere tasarlanmamıştır ve tıbbi veya diğer profesyonel tavsiye teşkil etmez. AlphaGenome klinik kullanım için doğrulanmamış ve onaylanmamıştır.