Decennialang worstelden wetenschappers met het begrijpen van de enorme delen van het menselijk DNA die ooit werden afgedaan als 'junk'. Hoewel de volledige sequentie van het menselijk genoom sinds 2003 bekend is, bleef de functie van de 98% die niet direct voor eiwitten codeert grotendeels een mysterie.
Het nieuwe AI-model van Google DeepMind, AlphaGenome, betekent een grote stap richting het oplossen van dit raadsel. Gelanceerd op 25 juni 2025, kan het systeem DNA-sequenties tot een miljoen letters lang verwerken en duizenden moleculaire eigenschappen voorspellen over verschillende weefsels en celtypen.
"Dit is een van de meest fundamentele problemen, niet alleen in de biologie — maar in de hele wetenschap," zei Pushmeet Kohli, hoofd AI voor wetenschap bij DeepMind, tijdens de aankondiging. Het 'sequentie-naar-functie'-model neemt lange stukken DNA en voorspelt diverse eigenschappen, waaronder genexpressieniveaus en hoe mutaties deze kunnen beïnvloeden.
Wat AlphaGenome revolutionair maakt, is het vermogen om niet-coderende regio's met ongekende nauwkeurigheid te analyseren. Eerdere modellen moesten een compromis sluiten tussen sequentielengte en resolutie, maar AlphaGenome biedt beide, waardoor het voorspellingen kan doen over 11 verschillende modaliteiten van genregulatie. Het presteerde beter dan gespecialiseerde modellen in 24 van de 26 evaluaties van variant-effectvoorspellingen.
Het model heeft al praktische toepassingen laten zien. Toen AlphaGenome werd toegepast op mutaties gevonden bij leukemiepatiënten, voorspelde het nauwkeurig dat niet-coderende mutaties een nabijgelegen kankerverwekkend gen activeerden. Deze mogelijkheid kan de manier waarop onderzoekers genetische ziekten benaderen, ingrijpend veranderen.
"Je krijgt zo'n lijst met genvarianten, maar dan wil ik begrijpen welke daarvan daadwerkelijk iets doen, en waar ik kan ingrijpen," legt Caleb Lareau uit, computationeel bioloog bij het Memorial Sloan Kettering Cancer Center, die vroegtijdig toegang kreeg tot het systeem. "Dit brengt ons dichter bij een goede eerste inschatting van wat een variant zal doen wanneer we die bij een mens waarnemen."
Hoewel AlphaGenome zich nog in een beginstadium bevindt, is het via een API beschikbaar voor niet-commercieel onderzoek. DeepMind is van plan om in de toekomst volledige details van het model vrij te geven, wat mogelijk bredere toepassingen in genomische geneeskunde en de ontwikkeling van therapieën mogelijk maakt.