Kombinace AI a Crispr bude transformační

V roce 2025 uvidíme, jak AI a strojové učení začnou zesilovat dopad úprav genomu Crispr v medicíně, zemědělství, změně klimatu a základním výzkumu, který je základem těchto oblastí. Stojí za to říci předem, že oblast umělé inteligence je zaplavena velkými sliby, jako je tento. S každým velkým novým technologickým pokrokem je vždy cyklus humbuku a my jsme v něm nyní. V mnoha případech jsou přínosy umělé inteligence až za několik let, ale ve výzkumu genomiky a biologických věd vidíme skutečné dopady právě teď.

V mém oboru, editaci genu Crispr a obecněji genomice, se často zabýváme obrovskými soubory dat – nebo v mnoha případech nemůže správně se s nimi vypořádat, protože na to prostě nemáme nástroje ani čas. Superpočítačům může trvat týdny až měsíce, než analyzují podmnožiny dat pro danou otázku, takže musíme být velmi selektivní, jaké otázky se rozhodneme položit. Umělá inteligence a strojové učení již tato omezení odstraňují a my používáme nástroje AI k rychlému vyhledávání a objevování v našich rozsáhlých genomických souborech dat.

V mé laboratoři jsme nedávno použili nástroje umělé inteligence, které nám pomohly najít malé proteiny pro úpravu genů, které dosud nebyly objeveny ve veřejných databázích genomu, protože jsme jednoduše neměli možnost zpracovat všechna data, která jsme shromáždili. Skupina v Innovative Genomics Institute, výzkumném ústavu, který jsem založil před 10 lety na UC Berkeley, se nedávno spojila se členy katedry elektrotechniky a počítačových věd (EECS) a Centra pro výpočetní biologii a vyvinula způsob, jak používat velký jazykový model, podobný tomu, který používá mnoho populárních chatbotů, k předpovídání nových funkčních molekul RNA, které mají větší tepelnou toleranci ve srovnání s přirozenými sekvencemi. Představte si, co ještě čeká na objevení v masivních genomových a strukturálních databázích, které vědci společně vybudovali v posledních desetiletích.

Tyto typy objevů mají uplatnění v reálném světě. U dvou výše uvedených příkladů mohou menší editory genomu pomoci s účinnějším dodáváním terapií do buněk a predikce tepelně stabilních molekul RNA pomůže zlepšit procesy biovýroby, které generují léky a další cenné produkty. V oblasti zdraví a vývoje léků jsme nedávno zaznamenali schválení první terapie srpkovité anémie na bázi Crispru a existuje asi 7 000 dalších genetických chorob, které na podobnou terapii čekají. Umělá inteligence může pomoci urychlit proces vývoje předpovídáním nejlepších cílů úprav, maximalizací přesnosti a efektivity Crispru a snížením efektů mimo cíl. V zemědělství pokroky Crispru informované o umělé inteligenci slibují vytvořit odolnější, produktivnější a výživnější plodiny, zajistit větší potravinovou bezpečnost a zkrátit dobu uvedení na trh tím, že výzkumníkům pomohou zaměřit se na nejplodnější přístupy. V oblasti klimatu by AI a Crispr mohly otevřít nová řešení pro zlepšení přirozeného zachycování uhlíku a udržitelnosti životního prostředí.

Je to ještě brzy, ale potenciál vhodně využít společnou sílu AI a Crispr, pravděpodobně dvou nejhlubších technologií naší doby, je jasný a vzrušující – a už to začalo.