Compreender melhor o ADN para poder prever quais as mutações que alimentam o cancro, porque é que no mesmo ambiente certas pessoas têm maior probabilidade de desenvolver diabetes ou demência, ou mesmo quais anomalias explicam a doenças genéticas cru. Este é todo o desafio do AlphaGenome, o novo modelo deinteligência artificial (IA) aplicada à genética, desenvolvida pela DeepMind, subsidiária da Google.
Isto acaba de ser publicado em Naturezamas foi disponibilizado no ano passado como ferramenta de pesquisa para uso não comercial para 3.000 cientistas. As equipes da DeepMind planejam expandir gradualmente o acesso para que a comunidade científica possa adaptá-lo e treiná-lo novamente com base em seus próprios dados.
Esta IA não funciona como grandes modelos de linguagem, como o ChatGPT, que prevê a próxima palavra numa sequência, mas sim como um “modelo de função de sequência” que examina como as mudanças no texto (as sequências de ADN) afetam o significado final.
Desvendando o mistério do genoma sombrio
Cada uma de nossas células (exceto os glóbulos vermelhos) contém em seu núcleo todo o genoma humano. Este é composto por três bilhões de “letras” de código de DNA, representadas pelas letras A, C, G e T (falamos de “ nucleotídeos “) distribuídos entre 23 pares de cromossomos : 2% deste DNA é Gênova qual código para todos proteínas que o corpo precisa para crescer e funcionar.
Os 98% restantes são chamados de “genoma escuro”. Há muito ignorado pela ciência (falamos durante vários anos de “DNA lixo”), este “ genoma escuro » permanece pouco conhecido e pouco compreendido hoje. No entanto, cada vez mais estudos sugerem que tem funções reguladoras fundamentais na organização do uso de genes. Em particular, parece que a maioria das mutações ocorre neste ADN não codificante e que influenciam a expressão genética e a ocorrência de doenças.
O objetivo do AlphaGenome, que foi treinado em genomas de referência humanos e murino (ratos), seria entender melhor quais efeitos biológicos geram as modificações do genoma escuro e quais os impactos que têm na nossa saúde e na ocorrência de doenças.
“ Vemos o AlphaGenome como uma ferramenta para compreender o papel dos elementos funcionais do genoma, que esperamos que acelere a nossa compreensão fundamental do código da vida », explica Natasha Latysheva, engenheira de pesquisa da DeepMind, em comunicado à imprensa.
Sabe-se que variantes genéticas (relacionadas a uma mudança na sequência de DNA de um organismo) influenciam os processos biológicos. No entanto, eles ocorrem na maioria das vezes no genoma escuro. Podem, por exemplo, modificar a resposta do organismo ao seu ambiente, modificar a susceptibilidade de um organismo a doenças ou mesmo contribuir para o aparecimento de doenças genéticas.
Um dos desafios que os investigadores enfrentam hoje é ser capaz de interpretar ou prever a forma como estas modificações afectam as funções do genoma. O impacto destas variantes não codificantes é de facto particularmente difícil de prever devido à diversidade de consequências moleculares que podem induzir.
Graças ao AlphaGenome, seria possível prever “ de forma mais abrangente e precisa o impacto de variantes únicas ou mutações em sequências de DNA humano em uma ampla gama de processos biológicos que regulam genes », Explicam os engenheiros da DeepMind. Este modelo seria de fato capaz de “ processar longas sequências de DNA e produzir previsões de alta qualidade resolução “.
Processe uma grande quantidade de dados, com alta resolução
AlphaGenome é capaz de analisar um milhão de letras de código por vez e prever o que o genoma escuro influencia, incluindo como ele afeta a expressão genética. E este é o seu ponto forte: ser capaz de processar grandes sequências de DNA com resolução de nucleotídeos. Isso lhe permitiria prever o impacto da mudança de uma única letra no código genético ou para compreender quais as mutações que causam doenças, nomeadamente ajudando a identificar a causa de doenças genéticas raras.
A chave: a descoberta de novos alvos terapêuticos e o desenvolvimento de novos medicamentos. O AlphaGenome também poderá tornar possível projetar novas sequências de DNA que possam ser usadas em terapias genéticas.
Como parte doobesidade e diabetes, por exemplo, pesquisas mostraram que existem variantes ligadas a essas doenças e localizadas no genoma escuro. O AlphaGenome poderia permitir aos pesquisadores prever rapidamente o efeito dessas variantes para testá-las em laboratório. Estas previsões poderiam, assim, ajudá-los a determinar os processos biológicos nos quais estas variantes genéticas poderiam ter impacto, o que poderia permitir o desenvolvimento de medicamentos.
No contexto do cancro, o AlphaGenome pode ser utilizado para prever quais as mutações que provocam o cancro, como utilizar estes potenciais alvos para desenvolver novos tratamentos ou mesmo quais as mutações que são incidentais.