A Google DeepMind lançou o AlphaGenome, um sistema de IA revolucionário que decifra as misteriosas regiões não codificantes do ADN humano, responsáveis pela regulação genética e pelo desenvolvimento de doenças.
Ao contrário dos modelos genómicos de IA anteriores, que se concentravam sobretudo nos 2% do ADN que codificam proteínas, o AlphaGenome aborda os restantes 98% – frequentemente designados por 'matéria negra' do genoma – onde residem muitas variantes associadas a doenças. O modelo consegue processar sequências com até um milhão de pares de bases, mantendo resolução ao nível de nucleótido único, uma proeza técnica que lhe permite captar tanto padrões locais como relações reguladoras distantes.
"É um marco para a área", afirma o Dr. Caleb Lareau, do Memorial Sloan Kettering Cancer Center. "Pela primeira vez, temos um modelo único que unifica o contexto de longo alcance, precisão ao nível da base e desempenho de topo numa vasta gama de tarefas genómicas."
A arquitetura híbrida do AlphaGenome combina redes neuronais convolucionais, para detetar padrões curtos de ADN, com módulos transformer, que captam interações de longo alcance. Esta abordagem permite-lhe prever milhares de propriedades moleculares, incluindo níveis de expressão genética, padrões de splicing de RNA, acessibilidade da cromatina e como mutações podem perturbar estes processos. Em testes comparativos, superou modelos especializados em 22 das 24 tarefas de previsão de sequências e em 24 das 26 avaliações de previsão de efeitos de variantes.
O modelo já demonstrou valor prático na investigação do cancro. Ao analisar mutações associadas à leucemia linfoblástica aguda de células T, o AlphaGenome previu corretamente como mutações não codificantes específicas ativam um gene promotor do cancro ao criar novos locais de ligação para proteínas – em concordância com os resultados experimentais.
A Google está a disponibilizar o AlphaGenome através de uma API para investigação não comercial, com planos para um lançamento completo no futuro. Embora não tenha sido concebido nem validado para aplicações clínicas, os investigadores acreditam que poderá acelerar a compreensão das doenças ao ajudar a identificar variantes genéticas causais e orientar esforços em biologia sintética.
"Este sistema aproxima-nos de uma boa primeira hipótese sobre o que qualquer variante fará quando a observamos num ser humano", explica Lareau. O vice-presidente de investigação da DeepMind, Pushmeet Kohli, descreve o AlphaGenome como "um grande primeiro passo" rumo ao objetivo final de simular processos celulares inteiramente através de IA.