Мыңдаған ЖИ агенті арқылы биологиялық деректерден жаңа зерттеу бағыттарын табу
OpenAI, PerturbAI және Scripps Research таратылған ЖИ агенттері арқылы ғалымдарға миллиондаған ми жасушасының деректерінен перспективалы зерттеу бағыттарын анықтауға қалай көмектесті
OpenAI, PerturbAI және Scripps Research миллиондаған ми жасушасының күрделі деректерінен перспективалы биологиялық байланыстарды анықтау үшін мыңдаған ЖИ агентін қалай қатар іске қосқанын көріңіз.
Бейне: PerturbAI.
Ғалымдар Альцгеймер және Паркинсон ауруларына қатысты жаңа белгілерді айлар емес, санаулы минуттар ішінде таба алса ше? OpenAI, PerturbAI(жаңа терезеде ашылады) және Scripps Research(жаңа терезеде ашылады) бірлесе отырып, GPT‑Rosalind негізінде жұмыс істейтін мыңдаған ЖИ агентін(жаңа терезеде ашылады) пайдаланды. Олар тышқан миының миллиондаған жасушасынан(жаңа терезеде ашылады) бұрын алынған тәжірибелік деректерді небәрі 32 минутта талдап, түсіндірді. Агенттер гендер қызметінің бұзылу әсерлерін ғылыми әдебиеттердегі нәтижелермен байланыстырып, күтпеген биологиялық байланыстарды анықтады. Бұл байланыстар ғалымдарға ауруларды жақсырақ түсінуге және жаңа емдеу әдістерін әзірлеуге арналған зерттеу бағыттарын анықтауға көмектесе алады. Бұл жұмыс ЖИ-дің зерттеушілерге ауқымды биологиялық тәжірибелерден алынған нәтижелерді толығырақ зерделеуге қалай көмектесе алатынын көрсетеді.
Қазіргі тәжірибелерден алынатын деректер көлемі ғалымдардың оларды жан-жақты зерттеу мүмкіндігінен әлдеқайда көп. Қазір зерттеушілер мыңдаған генді өзгертіп, олардың миллиондаған жасушаға әсерін өлшей алады. Алайда бұл нәтижелердің адам аурулары үшін мәнін түсіну үшін күрделі тәжірибе нәтижелерін ондаған жыл бойы әр жерде жинақталған ғылыми біліммен байланыстыру қажет. Дәл осы тұста ЖИ ғалымдарға әйтпесе назардан тыс қалуы мүмкін перспективалы бағыттарды табуға көмектесе алады.
«Басқа ғалымдар біз әлі елестетпеген жаңалықтарды аша алсын деп жасуша атластарын құрастырамыз. ЖИ көбірек зерттеушіге осы ресурстарды зерделеп, күтпеген бақылау нәтижелерін тексеруге болатын жаңа сұрақтарға айналдыруға көмектесе алады».
Топ талдау жұмысын GPT‑Rosalind негізінде жұмыс істейтін мыңдаған ЖИ агентіне бөліп берді. Біз бұл тәсілді таратылған биологиялық ой қорыту деп атаймыз. Агенттер бүкіл миды қамтитын CRISPR атласын(жаңа терезеде ашылады) зерттеді. Бұл деректер жиыны ген қызметін бұзудың тышқан миындағы әртүрлі жасуша түрлеріне қалай әсер ететінін көрсетеді. Әр агент бір ген қызметінің бұзылуын зерттеп, жасушалардың жауап реакцияларын талдады, ғылыми әдебиеттерден ақпарат іздеді және нәтижелерге түсіндірмелер ұсынды. Олардың есептері гендерді, жасушалық әсерлерді, тиісті жарияланымдарды және ықтимал биологиялық механизмдерді байланыстыратын ой қорыту атласына біріктірілді.
Зерттеу тобының бағалауынша, адамдар әр пертурбацияны жеке-жеке дәл осылай талдап, әдебиеттерге шолу жасаса, бірнеше айдан бір жылға дейін уақыт кетер еді. Агенттер адамдар жүргізген талдаулардың нәтижелерін қайталап қана қоймай, қосымша зерттеу бағыттарын да анықтады. Олардың жаңашылдық пен ғылыми құндылыққа берген бағалары да есептердің қайдан алынғанын білмеген сарапшылардың пікірлерімен сәйкес келді. Бұл нәтижелер ұсынылған биологиялық механизмдерді тексеру үшін қажетті келесі тәжірибелердің басымдығын анықтауға көмектеседі.
Осы тұжырымдардың кейбірі ми ауруларын түсінуге арналған жаңа зерттеу бағыттарын көрсетеді. Агенттер аурумен байланысты екі геннің ми жасушаларына әсеріндегі күтпеген айырмашылықтарды, сондай-ақ холестериннің реттелуі мен нейродегенерация арасындағы ықтимал байланысты анықтады. Бұл нәтижелер ғалымдарға аурудың қалай дамитынын және болашақ емдеу тәсілдері қай үдеріске ықпал ете алатынын зерттеуге көмектесуі мүмкін.
«Кейде іздеген белгілеріміз әр салада бұрыннан бар болады, тек біз оларды әлі бір-бірімен байланыстырмағанбыз. Нейрон қызметі мен холестерин алмасуы арасындағы ықтимал байланыс осындай деректерді біріктіру ауру биологиясына жаңаша қарауға мүмкіндік беретінін көрсетеді».
Зерттеушілер бұл нәтижелерді бүгіннен бастап зерделей алады. Ой қорыту атласы қолжетімді(жаңа терезеде ашылады): ғалымдар өзара байланысты гендерді салыстырып, күтпеген жауап реакцияларын зерттей алады және әрі қарай зерттеуге перспективалы бағыттарды анықтай алады. Жаңа ғылыми жаңалықтар көбіне әртүрлі сала зерттеушілері өз білімін біріктіріп, таныс идеялар арасында күтпеген байланыстар тапқанда ашылады. ЖИ жаңа деректерді түрлі салада шашыраңқы жатқан біліммен байланыстыру арқылы мұндай байланыстардың ауқымын едәуір кеңейте алады. Бұл мүмкіндік деректерді жылдамырақ талдаумен шектелмейді. ЖИ-ді тәжірибелік биологиямен, мамандардың білімімен және ғылыми әдебиеттермен ұштастыра отырып, біз ғалымдарға деректерінің көбірек бөлігін тексеруге болатын идеяларға айналдыруға көмектесе аламыз.
Тәжірибедегі ең қызықты белгілердің кейбірі ғалымдар бастапқыда зерттеуді көздеген мәселенің аясынан тыс жатады. Мыңдаған пертурбацияны қамтитын деректер жиынында мұндай белгілерді байқамай қалу оңай.
Агенттер Tsc1 мен Tsc2 арасында күтпеген айырмашылық тапты. Бұл екі ген жасушаның өсуін, зат алмасуын және қартаюын реттейтін негізгі фактор — mTOR-ды бірлесе басқарады. Осы гендердің кез келгенінің қызметін бұзу нейрондардың бірнеше тобында ұқсас әсер туғызды. Ал қозғалысты үйлестіруге қатысатын мишықта Tsc2 қызметін бұзу нейрондар арасындағы байланысқа қатысатын ондаған геннің белсенділігін өзгертті, ал Tsc1 қызметін бұзу айтарлықтай өзгеріс тудырмады.
Бұл айырмашылықтың адам ауруларына қатысы болуы мүмкін. Туберозды склерозы бар адамдарда мишықтағы ауытқулар TSC2 мутацияларымен тығыз байланысты. mTOR белсенділігін төмендететін дәрілер мидың кейбір ісіктері мен құрысу ұстамаларын емдеуге мүмкіндік берсе де, осы ауруға байланысты оқу және мінез-құлық қиындықтарын шешу әлі де күрделі болып отыр. Агенттер зерттеуге тұрарлық нақты нейрондар тобын және жасушалық өзгерістерді анықтады: қазіргі дәрілер қай өзгерістерді түзете алады, ал қайсысы емдеудің жаңа тәсілдеріне жол көрсетуі мүмкін? Осының арқасында зерттеушілер зертханада тексеруге болатын анағұрлым нақты сұрақтар алды.
Бүкіл деректер жиыны берілген жалғыз агент қатар жұмыс істейтін мыңдаған агент сияқты жақсы нәтиже көрсете ала ма? Біз мұны модель мен ресурстарды өзгертпей тексердік. Жүктеме артқан сайын жалғыз агенттің әдебиеттерді іздеу ауқымы тарылды: ең үлкен жүктемеде ол небәрі 11 дереккөзге сілтеме жасаса, таратылған агенттер 700-ден астам дереккөзге сілтеме жасады. Сарапшылар да таратылған агенттер ұсынған түсіндірмелерді артық көрді.
Ғалымдардың уақыты шектеулі, сондықтан олар көбіне деректеріндегі ең айқын белгілерге назар аударады. Таратылған агенттер жауап реакцияларының кеңірек ауқымын, соның ішінде көзге бірден түсе бермейтін немесе күтпеген реакцияларды зерттеп, оларды тиісті ғылыми әдебиеттермен байланыстыруға көмектесе алады. Агенттерді қатар іске қосу көптеген пертурбацияны бір мезгілде зерттеуге мүмкіндік береді. Бұл ғалымдарға тәжірибе нәтижелерін толығырақ зерттеп, әйтпесе назардан тыс қалуы мүмкін перспективалы бағыттарды анықтауға көмектеседі.
Ең үлкен жүктемеде таратылған агенттер 700-ден астам дереккөзге сілтеме жасаса, жалғыз агент 11 дереккөзге ғана сілтеме жасады.
Зерттеу нәтижесі өткізуге тұрарлық тәжірибеге жол көрсетсе, оның құндылығы артады. Агенттер осындай бір бағытты DCTN1 генінен тапты. Бұл геннің мутациялары Паркинсон ауруына ұқсас белгілері бар нейродегенеративті ауру — Перри синдромын тудырады.
DCTN1 нейрондар ішінде заттарды тасымалдауға қатысады. Бүкіл миды қамтитын CRISPR атласында Dctn1 қызметін бұзу холестерин түзілуіне қатысатын гендердің экспрессиясын арттырған. Агенттер бұл бақылауды холестерин тасымалының бұзылуы жасушалардың көбірек холестерин түзуіне әкелуі мүмкін деген зерттеулермен байланыстырды. Осыдан кейінгі тәжірибелерге арналған сұрақ туындады: DCTN1 қызметінің бұзылуы холестериннің нейрондар ішінде таралуын өзгерте ала ма және бұл өзгерістер нейродегенерацияға ықпал етуі мүмкін бе? Егер солай болса, холестериннің қалыпты таралуын қалпына келтіру нейрондарды қорғауға көмектесе ала ма?
Сарапшылар да бұл гипотезаны жаңа, маңызды әрі әрі қарай зерттеуге тұрарлық деп бағалады. Бұл мысал күтпеген нәтижені бұрыннан бар біліммен байланыстыру бастапқы белгіні тексеруге болатын идеяға, тіпті ауруды емдеудің жаңа бағытына айналдыруы мүмкін екенін көрсетеді.
Есептерді кім дайындағаны жасырылған салыстыруларда сарапшылар 75% жағдайда жалғыз агенттің есептерінен гөрі таратылған агенттердің есептерін артық көрді.
Ғылыми жаңалық ашудағы басты рөл ғалымдарда қалады. ЖИ көбірек перспективалы бағытты анықтау арқылы зерттеушілерге қай идеяны әрі қарай зерттеу керегін шешуге, тәжірибелерді жоспарлауға және нәтижелерді түсіндіруге көмектесе алады. Мақсат — биологиялық тәжірибелердегі ақпараттың көбірек бөлігін уақыт өте келе тиімдірек дәрілерді әзірлеуге бағыт беретін білімге айналдыру.
