Искусственный интеллект может разгадать язык рака и болезни Альцгеймера

Искусственный интеллект может разгадать язык рака и болезни Альцгеймера

05 Aug 2021
40
Прослушать

Ученые выяснили, что мощные алгоритмы, используемые Netflix, Amazon и Facebook, могут "предсказать" биологический язык рака и нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.

Большие данные, полученные за десятилетия исследований, были введены в компьютерную модель, чтобы проверить, может ли искусственный интеллект сделать более совершенные открытия, чем человек. Ученые из колледжа Святого Иоанна Кембриджского университета обнаружили, что технология машинного обучения может расшифровать "биологический язык" рака, болезни Альцгеймера и других нейродегенеративных заболеваний.

Их исследование было опубликовано в научном журнале PNAS и может быть использовано в будущем для "исправления ошибок внутри клеток, которые вызывают болезни".

По словам ученых, в конечном счете, цель состоит в том, чтобы использовать искусственный интеллект для разработки целевых лекарств, позволяющих значительно облегчить симптомы или вообще предотвратить развитие деменции. Исследователи использовали технологию машинного обучения для обучения крупномасштабной языковой модели, чтобы рассмотреть, что происходит, когда что-то идет не так с белками внутри организма, вызывая болезнь.

Научный сотрудник колледжа Св. Иоанна доктор Кади Лиис Саар говорит, что

Программе была поставлена задача выучить язык меняющих форму биомолекулярных конденсатов - капелек белков, находящихся в клетках, - которые ученым действительно необходимо понять, чтобы взломать язык биологических функций и сбоев, вызывающих рак и нейродегенеративные заболевания, такие как болезнь Альцгеймера. Мы обнаружили, что алгоритм может, не получая четких указаний, изучать то, что ученые уже открыли о языке белков за десятилетия исследований.

Белки - это большие, сложные молекулы, которые играют множество важнейших ролей в организме. Они выполняют большую часть работы в клетках и необходимы для структуры, функционирования и регулирования тканей и органов тела.

При болезни Альцгеймера, которой страдают 50 млн человек во всем мире, белки выходят из строя, образуют скопления и убивают здоровые нервные клетки. Теперь ученые полагают, что некоторые неупорядоченные белки также образуют капли белков, похожие на жидкость, называемые конденсатами, которые не имеют мембраны и свободно сливаются друг с другом. В отличие от белковых агрегатов, которые необратимы, белковые конденсаты могут образовываться и преобразовываться, и их часто сравнивают с капельками меняющего форму воска.

По мнению профессора Туомаса Ноулза, научного сотрудника колледжа Св. Иоанна,

Белковые конденсаты в последнее время привлекают большое внимание в научном мире, поскольку они контролируют ключевые события в клетке, такие как экспрессия генов - как наша ДНК преобразуется в белки - и синтез белка. Любые дефекты, связанные с этими белковыми каплями, могут привести к таким заболеваниям, как рак. Вот почему привлечение технологии, используемой для обработки естественного языка, к исследованию молекулярных истоков неправильного функционирования белков жизненно важно, если мы хотим иметь возможность исправлять ошибки внутри клеток, которые вызывают заболевания.

Доктор Саар рассказывает:

Мы "скормили" алгоритму все данные об известных белках, чтобы он мог изучить и предсказать язык белков так же, как эти модели изучают человеческий язык и как, например, WhatsApp определяет, какие предложить слова для использования. Затем мы смогли задать ему вопрос о специфической "грамматике", которая приводит к тому, что только некоторые белки образуют конденсаты внутри клеток. Это очень сложная проблема, и ее решение поможет нам узнать правила языка болезней.

Разработанная британскими учеными сеть теперь находится в свободном доступе для исследователей всего мира, чтобы над достижениями могло работать больше ученых.