Китайские ученые создали «ИИ-биолога» для поиска новых способов лечения
Система XunZi объединяет научные публикации и молекулярные данные, чтобы самостоятельно предлагать проверяемые гипотезы о механизмах заболеваний. В опытах на мышах ученые подтвердили ее вывод о роли белка CHK2 в развитии болезни Паркинсона.
Источник: Новости науки.
МОСКВА, 5 августа /Новости науки/. Китайские ученые создали систему ИИ, которая самостоятельно ищет связанные с заболеваниями гены. Результаты исследования опубликованы 4 августа в журнале Nature Biomedical Engineering.
Новая система получила название XunZi. Она не просто находит известные связи в научной литературе, а сопоставляет результаты разных исследований, выявляет возможные механизмы развития болезней и предлагает молекулярные мишени для будущих лекарств. Каждую такую гипотезу затем можно проверить в лаборатории.
«Формирование гипотез в биомедицине ограничено возможностями человека объединять знания из разрозненных источников и находить в них новые связи», — отмечают авторы исследования. По их словам, XunZi способен проводить такой анализ автономно и объяснять, на каких данных основан его вывод.
Для обучения системы исследователи использовали 24,4 млн научных публикаций и 613,6 терабайта биомедицинских данных. В эту базу вошли сведения о 21 008 человеческих генах и их возможных связях с 5 850 заболеваниями.
XunZi состоит из двух взаимосвязанных модулей. Первый выстраивает логические цепочки на основе научной литературы, а второй объединяет разнородные молекулярные данные, включая информацию об активности генов и белков. Такая архитектура должна уменьшать число ошибочных выводов и так называемых галлюцинаций ИИ.
Одним из главных испытаний системы стал анализ болезни Паркинсона. XunZi обнаружил аномальную активность двух ферментов — CHK2 и IRAK4 — в нескольких моделях заболевания. Затем ученые проверили вывод о CHK2 на мышах: лекарственное или генетическое подавление этого белка уменьшило гибель нейронов, вырабатывающих дофамин, и ослабило нарушения движения.
Полученные результаты пока не означают, что найден новый способ лечения людей. CHK2 участвует в реакции клеток на повреждение ДНК, поэтому его длительное подавление может иметь нежелательные последствия. Однако эксперименты показали, что предложенная ИИ гипотеза имеет биологическое основание и заслуживает дальнейшего изучения.
Система также успешно искала связанные с заболеванием гены при немелкоклеточном раке легкого. Разработчики считают, что подобные инструменты могут ускорить начальные этапы создания лекарств, помогая ученым выбирать наиболее перспективные мишени для лабораторных исследований.
Название XunZi дано системе в честь древнекитайского философа Сюнь-цзы, придававшего особое значение строгим рассуждениям. В исходном материале есть две существенные неточности: система ищет не болезнетворные мутации, а связанные с заболеваниями гены и потенциальные мишени; в экспериментах исследователи подавляли CHK2, а не восстанавливали работу двух генов.
Новая система получила название XunZi. Она не просто находит известные связи в научной литературе, а сопоставляет результаты разных исследований, выявляет возможные механизмы развития болезней и предлагает молекулярные мишени для будущих лекарств. Каждую такую гипотезу затем можно проверить в лаборатории.
«Формирование гипотез в биомедицине ограничено возможностями человека объединять знания из разрозненных источников и находить в них новые связи», — отмечают авторы исследования. По их словам, XunZi способен проводить такой анализ автономно и объяснять, на каких данных основан его вывод.
Для обучения системы исследователи использовали 24,4 млн научных публикаций и 613,6 терабайта биомедицинских данных. В эту базу вошли сведения о 21 008 человеческих генах и их возможных связях с 5 850 заболеваниями.
XunZi состоит из двух взаимосвязанных модулей. Первый выстраивает логические цепочки на основе научной литературы, а второй объединяет разнородные молекулярные данные, включая информацию об активности генов и белков. Такая архитектура должна уменьшать число ошибочных выводов и так называемых галлюцинаций ИИ.
Одним из главных испытаний системы стал анализ болезни Паркинсона. XunZi обнаружил аномальную активность двух ферментов — CHK2 и IRAK4 — в нескольких моделях заболевания. Затем ученые проверили вывод о CHK2 на мышах: лекарственное или генетическое подавление этого белка уменьшило гибель нейронов, вырабатывающих дофамин, и ослабило нарушения движения.
Полученные результаты пока не означают, что найден новый способ лечения людей. CHK2 участвует в реакции клеток на повреждение ДНК, поэтому его длительное подавление может иметь нежелательные последствия. Однако эксперименты показали, что предложенная ИИ гипотеза имеет биологическое основание и заслуживает дальнейшего изучения.
Система также успешно искала связанные с заболеванием гены при немелкоклеточном раке легкого. Разработчики считают, что подобные инструменты могут ускорить начальные этапы создания лекарств, помогая ученым выбирать наиболее перспективные мишени для лабораторных исследований.
Название XunZi дано системе в честь древнекитайского философа Сюнь-цзы, придававшего особое значение строгим рассуждениям. В исходном материале есть две существенные неточности: система ищет не болезнетворные мутации, а связанные с заболеваниями гены и потенциальные мишени; в экспериментах исследователи подавляли CHK2, а не восстанавливали работу двух генов.
