DeepMind создал «поисковый атлас» для всех 9 миллиардов возможных одиночных мутаций человеческой ДНК

Компания Google DeepMind презентовала AlphaGenome Atlas — масштабный справочник человеческого генома, содержащий расчеты возможных эффектов для всех 9 миллиардов потенциальных точечных мутаций. Речь идет о замене всего одного нуклеотида в генетическом коде. Подобные точечные вариации встречаются повсеместно: подавляющая их часть нейтральна, однако отдельные мутации повышают предрасположенность к патологиям, а редкие разновидности выступают непосредственными триггерами тяжелых заболеваний.

Фундаментом проекта выступила нейросеть AlphaGenome, способная предсказывать тысячи разнообразных последствий каждой отдельной мутации. В их числе — колебания активности соседних генов в различных типах тканей и модификации хроматина (упаковки ДНК в клеточном ядре). Специалисты DeepMind просчитали все 3 возможных варианта замены для каждого нуклеотида человеческого генома, сформировав колоссальный массив информации размером около 1 петабайта. Кроме того, в каталог вошли свыше 100 миллионов инсерций и коротких делеций, зафиксированных у людей.

Для каждого изменения эксперты DeepMind внедрили интегральный индекс AlphaGenome Variant Impact (AVI), призванный ускорить фильтрацию и поиск наиболее перспективных для анализа вариаций. В ходе тестирования показатель успешно отсеивал безопасные мутации от патогенных. Полученные прогнозы уже помогли ученым из Broad Institute идентифицировать мутацию в некодирующем участке ДНК, которая предположила роль ключевого фактора тяжелой формы эпилепсии. Тем не менее, ресурс ориентирован прежде всего на первичный скрининг и ранжирование вариантов, а не на клиническую диагностику.

Колоссальную ценность представляет анализ некодирующей ДНК: около 98% человеческого генома не кодирует белки, а назначение многих таких участков до сих пор изучено слабо. Опираясь на расчеты AlphaGenome, исследователи DeepMind картировали тысячи кратких регуляторных мотивов, раскрыв их потенциальное значение в различных клеточных средах: одни элементы способны стимулировать работу генов, другие — подавлять ее или модулировать доступность ДНК для транскрипции.

Создание AlphaGenome Atlas призвано устранить вычислительные трудности для научного сообщества: если ранее для генерации подобных симуляций требовалось задействовать программные мощности AlphaGenome, то теперь готовый кластер данных предоставлен исследователям на безвозмездной основе для некоммерческих изысканий.

Тем не менее, алгоритм оценивает мутации изолированно на фоне эталонного генома и пока не способен в полной мере учитывать синергетический эффект комбинаций мутаций или персональные генетические особенности организма. Создатели системы и независимые эксперты напоминают, что компьютерные предсказания не отменяют лабораторных тестов и не могут служить единственным основанием для врачебных вердиктов.

Источник: iXBT