Создан ИИ, позволяющий гибко управлять работой генов

Исследователи из России разработали генеративную нейросеть, способную быстро и эффективно создавать промоторы и энхансеры — участки ДНК, регулирующие работу генов. Эта технология станет важным инструментом для создания генных терапий и исследований в области синтетической биологии. Данную информацию сообщает портал ТАСС.

Проектирование регуляторных участков на уровне нуклеотидов позволяет избежать ошибок, возникающих при преобразовании ДНК в непрерывное представление и обратно. Это даст возможность собирать промоторы и энхансеры с заданными характеристиками, что позволит точно настраивать нужные гены в определенных типах клеток, пояснила Мария Попцова, директор Центра биомедицинских исследований и технологий НИУ ВШЭ.

Ученые много лет разрабатывают инструменты для проектирования управляющих участков генома, что в будущем может помочь в лечении различных заболеваний и заставить клеточные культуры производить важные молекулы. Генеративные нейросети могут создавать новые промоторы и энхансеры, подобно тому, как они генерируют изображения или тексты.

Существующие подходы не могут работать с последовательностями нуклеотидов напрямую, что приводит к ошибкам. Российские ученые предложили метод дискретного сопоставления потоков, который сохраняет идею генерации и работает с "буквами" ДНК.

Для обучения ИИ были подготовлены три больших набора последовательностей ДНК, включающие 100 тыс. человеческих промоторов, 89 тыс. энхансеров из опухолевых клеток рака кожи и 105 тыс. энхансеров из мозга мушки-дрозофилы. После обучения нейросети исследователи сравнили ее результаты с существующими алгоритмами генерации промоторов.

Тесты показали, что новая разработка превзошла большинство моделей при генерации промоторов и показала лучшие результаты среди потоковых методов для подготовки энхансеров для опухолевых клеток. Эти успехи значительно расширяют возможности биотехнологов и молекулярных биологов в управлении работой генома.