استفاده از هوش مصنوعی برای تجزیه و تحلیل ژنوم

به گزارش کارگروه فناوری اطلاعات سایبربان ؛ دانشمندانی از انویدیا (NVIDIA) و هاروارد موفقیت بزرگی در تحقیقات ژنتیکی به دست آوردند. آنها یک ابزار یادگیری عمیق تولید کرده اند که قادر است زمان و هزینه ی مورد نیاز برای انجام آزمایش های تک سلولی را به طور قابل توجهی کاهش دهد.

بنا به مطالعه ای که در Nature Communications منتشر شد ، مجموعه ابزار AtacWorks میتواند کل ژنوم را در عرض نیم ساعت ثبت کند درحالی که انجام این فرآیند به طور عادی کمی بیشتر از دو روز زمان میبرد. اکنون این اتفاق به لطف پردازنده های گرافیکی Tensor Core انویدیا قابل رخداد است.

ابزار AtacWorks با ATAC-seq کار میکند ، این روشی است که در بهترین حالت خود طراحی شده تا مناطق باز در ژنوم سلوول های سالم و بیمار را بیابد. این مناطق باز زیر مجموعه ی DNA یک فرد هستند که برای شناسایی و فعال سازی عملکردهایی خاص (مثلا در سلول های کبدی ، خونی یا پوستی) استفاده میشوند.

این مناطق بخشی از ژنوم یک انسان هستند که می‌توانند به دانشمندان نشان دهند که این فرد احتمال ابتلا به آلزایمر ، بیماری‌های قلبی یا سرطان را دارد یا خیر.

ابزار ATAC-seq معمولا به تجزیه و تحلیل ده ها هزار سلول بزای دستیابی به نتایج مورد نیاز ، احتیاج دارد اما AtacWorks قادر است تنها با در دست داشتن چند ده سلول همان نتایج را به دست آورد. دانشمندان همچنین از این ابزار در مجموعه ی سلول های بنیادی سازنده ی گلبول های سفید و قرمز خونی نیز استفاده کردند ؛ این سلول ها زیر گروه هایی هستند که به طور معمول با استفاده از روش‌های سنتی قابل مطالعه نیستند. اما به وسیله ی AtacWorks آنها توانستند قسمت های جداگانه ی DNA را که به ترتیب مربوط به گلبول های سفید و گلبول های قرمز هستند شناسایی کنند.

قابلیت تجزیه و تحلیل سریعتر و ارزانتر ژنوم در تشخیص جهش های خاص یا نشانگرهای بیولوژیکی که می توانند منجر به بیماری های خاص شوند به دانشمندان کمک می کند. این موضوع همچنین می تواند از طریق کمک به محققان جهت تشخیص نوع عملکرد بیماریها ، به ساخت و کشف داروهای آن کمک کند.

محقق انویدیا و سرپرست نویسندگان این مطالعه به نام آوانتیکا لال (Avantika Lal)  گفت:

"با وجود انواع سلولی فراوان ، مطالعه ی تفاوت در روش های موجود آنها برای استفاده از DNA امکان پذیر نیست. AtacWorks علاوه بر کاهش هزینه های دسترسی به کروماتین ها میتواند فرصت های جدیدی را نیز در کشف و تشخیص مواد مخدر و داروها ایجاد کند."