Wetenschappers hebben een kunstmatige-intelligentiemodel ontwikkeld waarbij volwassen genomen zouden kunnen worden ontwikkeld. Het model, dat zijn ‘kennis’ heeft van 128 000 bestaande genomen die de hele levensboom bestrijken (van mensen tot eencelligen),  zou hele chromosomen of zelfs (kleine) genomen kunnen ontwerpen vanaf niks. Voorlopig hebben mensen het nog niet voor elkaar gekregen dat te doen. Evo-2 – mede ontwikkeld door onderzoekers van het Arcinstituut, de Stanforduniversiteit (beide in Palo Alto) en chipmaker NVIDIA – is beschikbaar voor wetenschappers via het web. De code, gegevens en andere parameters kunnen gratis binnengehaald worden. De ontwikkelaars zien Evo-2 als een platform dat anderen kunnen aanpassen aan hun eigen gebruik. “We kijken er echt naar uit hoe wetenschappers en ingenieurs deze ‘app store’ voor biologie bouwen,” zei Patrick Hsu, biotechnoloog bij het Arcinstituut en de universiteit van Californië in Berkeley, op een persconferentie waarin Evo-2 werd gelanceerd.
Collegawetenschappers zouden onder de indruk zijn van wat ze hebben gelezen over het model, dat wordt beschreven in een artikel dat is geplaatst op de webstek van het Arcinstituut en is ingediend bij de bioRxiv, een (onbeoordeeld) publicatieplatform. Ze zeggen wel dat ze het model eerst zouden moeten uitproberen om te zien of er uit komt wat beloofd wordt.

Biljoenen letters

De afgelopen jaren hebben onderzoekers steeds krachtigere eiwit-ki-modellen ontwikkeld, zoals  ESM-3, dat is ontwikkeld door voormalige Meta-medewerkers, en en Alphafold. Na ‘voeding’ met miljoenen eiwitsequenties zijn die gebruikt om eiwitstructuren te voorspellen en totaal nieuwe eiwitten te ontwerpen, waaronder genbewerkers en fluorescerende moleculen.
In afwijking van deze ki-modellen is Evo-2 gevoed met genoomgegevens die zowel ‘coderende sequenties’ bevatten (die instructies bevatten voor het maken van eiwitten) als niet-coderend DNA dat sequenties bevat die kunnen bepalen wanneer, waar en hoe genen actief zijn. De eerste versie van Evo die vorig jaar werd uitgebracht en werd gevoed met het genoom van 80 000 genomen van bacteriën, archaea, virussen en andere sequenties.

Het nieuwste model is gebaseerd op 128 000 genomen, waaronder die van mensen en andere dieren, planten en andere eukaryotische organismen. Deze genomen omvatten in totaal 9,3 biljoen DNA-letters. Gerekend naar de rekenkracht die nodig is om deze gegevens en andere functies te verstouwen, zou Evo-2 het grootste biologische ki-model zijn dat tot nu toe is uitgebracht.

Complexe genomen

Om aan te tonen dat het model ook complexe genomen kan begrijpen, gebruikten Hsu en zijn collega’s Evo-2 om de effecten te voorspellen van eerder bestudeerde mutaties in een gen dat betrokken is bij borstkanker: BRCA1. Het deed het bijna net zo goed als de beste bio-ki-modellen bij het bepalen of veranderingen in coderende DNA-delen ziektes zouden kunnen veroorzaken, zegt Hsu.

Naast genetische analyse zou Evo 2 ook nuttig kunnen zijn, stelt het Arcinstituut, voor het ontwikkelen van nieuwe biologische hulpmiddelen of behandelingen. “Als je bijvoorbeeld een gentherapie hebt die je alleen in hersencellen wilt inschakelen om bijwerkingen te voorkomen, of alleen in levercellen, kun je een genetisch element ontwerpen dat alleen toegankelijk is in die specifieke cellen”, zegt medeauteur en informatisch bioloog Hani Goodarzi verbonden aan het Arcinstituut en de universiteit van Californië in San Francisco. “Dat kan helpen bij het ontwikkelen van gerichtere behandelingen met minder bijwerkingen.”

Bron: Nature