በባዮሎጂያዊ ውሂብ ውስጥ አዳዲስ ፍንጮችን ለማግኘት በሺዎች የሚቆጠሩ የAI ወኪሎችን መጠቀም
OpenAI፣ PerturbAI እና Scripps Research ተከፋፍለው የሚሠሩ የAI ወኪሎችን ተጠቅመው፣ ሳይንቲስቶች ከሚሊዮኖች የአንጎል ሕዋሳት በተገኘ ውሂብ ውስጥ ተስፋ ሰጪ የምርምር አቅጣጫዎችን እንዲለዩ እንዴት እንደረዱ
OpenAI፣ PerturbAI እና Scripps Research፣ ከሚሊዮኖች የአንጎል ሕዋሳት በተገኘ ውስብስብ ውሂብ ውስጥ ተስፋ ሰጪ ባዮሎጂያዊ ግንኙነቶችን ለመለየት፣ በሺዎች የሚቆጠሩ የAI ወኪሎችን በአንድ ጊዜ እንዴት እንዳሠሩ ይመልከቱ።
ቪዲዮ አዘጋጅ፦ PerturbAI።
ሳይንቲስቶች ስለ አልዛይመርና ፓርኪንሰን አዳዲስ ፍንጮችን በወራት ፋንታ በደቂቃዎች ውስጥ ማግኘት ቢችሉስ? OpenAI፣ PerturbAI(በአዲስ መስኮት ውስጥ ይክፈታል) እና Scripps Research(በአዲስ መስኮት ውስጥ ይክፈታል) በጋራ በመሥራት፣ በGPT‑Rosalind የሚሠሩ በሺዎች የሚቆጠሩ የAI ወኪሎችን(በአዲስ መስኮት ውስጥ ይክፈታል) ተጠቅመው ከሚሊዮኖች የአይጥ አንጎል ሕዋሳት(በአዲስ መስኮት ውስጥ ይክፈታል) የተገኘ ነባር የሙከራ ውሂብን በ32 ደቂቃዎች ብቻ ተንትነው ተርጉመዋል። ወኪሎቹ የጂን ተግባር መዛባት ያስከተላቸውን ተጽዕኖዎች በሳይንሳዊ ጽሑፎች ውስጥ ካሉ ግኝቶች ጋር አገናኝተዋል። በዚህም ሳይንቲስቶች በሽታን እንዲረዱና ለአዳዲስ ሕክምናዎች የምርምር አቅጣጫዎችን እንዲለዩ ሊረዱ የሚችሉ ያልተጠበቁ ባዮሎጂያዊ ግንኙነቶችን አግኝተዋል። ይህ ሥራ፣ መጠነ ሰፊ ባዮሎጂያዊ ሙከራዎች ከሚያሳዩት ውስጥ ተመራማሪዎች የበለጠ እንዲያስሱ AI እንዴት ሊረዳቸው እንደሚችል ያሳያል።
ዘመናዊ ሙከራዎች፣ ሳይንቲስቶች በጥልቀት ሊመረምሩት ከሚችሉት እጅግ የበለጠ ውሂብ ያመነጫሉ። ተመራማሪዎች አሁን በሺዎች በሚቆጠሩ ጂኖች ላይ ለውጥ ማድረግና ተጽዕኖአቸውን በሚሊዮኖች በሚቆጠሩ ሕዋሳት ውስጥ መለካት ይችላሉ። ይሁን እንጂ እነዚህ ውጤቶች ለሰው በሽታዎች ምን ትርጉም እንዳላቸው ለመረዳት፣ ውስብስብ የሙከራ ግኝቶችን በአሥርተ ዓመታት ከተሰበሰበና ተበታትኖ ካለ ሳይንሳዊ ዕውቀት ጋር ማገናኘት ያስፈልጋል። AI ሳይንቲስቶችን ሊረዳ የሚችለው እዚህ ላይ ነው፤ አለበለዚያ ሳይስተዋሉ ሊቀሩ የሚችሉ ተስፋ ሰጪ ፍንጮችን እንዲያገኙ በማድረግ።
«የሕዋስ አትላሶችን የምንገነባው፣ ሌሎች ሳይንቲስቶች እኛ ገና ያላሰብናቸውን ግኝቶች እንዲያገኙ ነው። AI ብዙ ተመራማሪዎች እነዚህን ሀብቶች እንዲያስሱና ያልተጠበቁ ውጤቶችን ወደሚፈተኑ አዳዲስ ጥያቄዎች እንዲለውጡ ሊረዳ ይችላል።»
ቡድኑ ትንታኔውን በGPT‑Rosalind ለሚሠሩ በሺዎች ለሚቆጠሩ የAI ወኪሎች ከፋፍሎ ሰጥቷል። ይህንን አቀራረብ የተከፋፈለ ባዮሎጂያዊ ማመዛዘን ብለን እንጠራዋለን። ወኪሎቹ መላውን አንጎል የሚሸፍን የCRISPR አትላስ(በአዲስ መስኮት ውስጥ ይክፈታል) መርምረዋል። ይህ የውሂብ ስብስብ፣ የጂን ተግባር መዛባት በአይጥ አንጎል ውስጥ በሚገኙ የተለያዩ የሕዋስ ዓይነቶች ላይ እንዴት ተጽዕኖ እንደሚያሳድር ያሳያል። እያንዳንዱ ወኪል የአንድ ጂን ተግባር መዛባትን መርምሯል፣ የሕዋሳትን ምላሾች ተንትኗል፣ ሳይንሳዊ ጽሑፎችን ፈልጓል፣ ለውጤቶቹም ማብራሪያዎችን አቅርቧል። ሪፖርቶቻቸው ተጠቃለው፣ ጂኖችን፣ በሕዋሳት ላይ የሚከሰቱ ተጽዕኖዎችን፣ አግባብነት ያላቸውን ሕትመቶችና ሊኖሩ የሚችሉ ባዮሎጂያዊ የአሠራር ሂደቶችን የሚያገናኝ የማመዛዘን አትላስ ተዘጋጅቷል።
የምርምር ቡድኑ እንደገመተው፣ በእያንዳንዱ የጂን ተግባር ለውጥ ላይ በተናጠል በመሥራት፣ ተመጣጣኝ ትንታኔና የጽሑፍ ክለሳ በሰዎች ቢከናወን ከወራት እስከ አንድ ዓመት ይፈጃል። ወኪሎቹ በሰዎች ትንታኔ የተገኙትን ውጤቶች እንደገና ከማግኘታቸውም በላይ ተጨማሪ ፍንጮችን አግኝተዋል። ስለ ግኝቶቹ አዲስነትና ሳይንሳዊ ፋይዳ የሰጡት ግምገማም፣ ግኝቶቹን ማን እንዳቀረበ ሳያውቁ ከገመገሙ ሰው ባለሙያዎች ውሳኔ ጋር ተስማምቷል። እነዚህ ግኝቶች፣ የቀረቡትን ባዮሎጂያዊ የአሠራር ሂደቶች ለመፈተን ከሚያስፈልጉ ተጨማሪ ሙከራዎች መካከል ቅድሚያ የሚሰጣቸውን ለመለየት ይረዳሉ።
ከእነዚህ ግንዛቤዎች አንዳንዶቹ የአንጎል በሽታን ለመረዳት አዳዲስ የምርምር አቅጣጫዎችን ይጠቁማሉ። ወኪሎቹ ከበሽታ ጋር የተያያዙ ሁለት ጂኖች በአንጎል ሕዋሳት ላይ በሚያሳድሩት ተጽዕኖ መካከል ያልተጠበቁ ልዩነቶችን ለይተዋል። እንዲሁም በኮሌስትሮል ቁጥጥርና በነርቭ ሕዋሳት መበላሸት መካከል ሊኖር የሚችል ግንኙነት አግኝተዋል። እነዚህ ግኝቶች፣ ሳይንቲስቶች በሽታ እንዴት እንደሚዳብርና የወደፊት ሕክምናዎች በምን ደረጃ ጣልቃ ሊገቡ እንደሚችሉ እንዲመረምሩ ሊረዱ ይችላሉ።
«አንዳንድ ጊዜ ፍንጮቹ በተለያዩ ዘርፎች ተበታትነው አሉ፤ እኛ ብቻ ገና አላገናኘናቸውም። በነርቭ ሕዋሳት ተግባርና በኮሌስትሮል ሜታቦሊዝም መካከል ሊኖር የሚችለው ግንኙነት፣ እነዚህ ፍንጮች ሲቀናጁ ስለ በሽታ ባዮሎጂ የምናስብበትን አዲስ መንገድ እንዴት ሊሰጡን እንደሚችሉ ያሳያል።»
ተመራማሪዎች እነዚህን ግኝቶች ዛሬውኑ ማሰስ መጀመር ይችላሉ። የማመዛዘን አትላሱ ለአጠቃቀም ዝግጁ ነው(በአዲስ መስኮት ውስጥ ይክፈታል)። ይህም ሳይንቲስቶች ተዛማጅ ጂኖችን እንዲያወዳድሩ፣ ያልተጠበቁ ምላሾችን እንዲመረምሩና ለቀጣይ ሥራ ተስፋ ሰጪ አቅጣጫዎችን እንዲለዩ ያስችላል። አዳዲስ ግኝቶች ብዙውን ጊዜ የሚመጡት፣ ከተለያዩ ዘርፎች የመጡ ተመራማሪዎች ሙያዊ ዕውቀታቸውን ሲያቀናጁና የታወቁ ሐሳቦችን ባልተጠበቁ መንገዶች ሲያገናኙ ነው። AI አዲስ ውሂብን በተለያዩ የዕውቀት ዘርፎች ተበታትኖ ካለ ዕውቀት ጋር በማገናኘት፣ እነዚህን ግንኙነቶች በእጅጉ ሊያሰፋ ይችላል። ይህ እድል ውሂብን በፍጥነት ከመተንተን ያለፈ ነው። AIን ከሙከራ ባዮሎጂ፣ ከሰው ሙያዊ ዕውቀትና ከሳይንሳዊ ጽሑፎች ጋር በማቀናጀት፣ ሳይንቲስቶች ከውሂባቸው የበለጠውን ሊፈተኑ ወደሚችሉ ሐሳቦች እንዲለውጡ መርዳት እንችላለን።
ከአንድ ሙከራ ከሚገኙ እጅግ አስደናቂ ፍንጮች መካከል አንዳንዶቹ፣ ሳይንቲስቶች ለመመርመር ካሰቡት ጉዳይ ውጭ ይገኛሉ። በሺዎች የሚቆጠሩ የጂን ተግባር ለውጦችን በሚሸፍን የውሂብ ስብስብ ውስጥ፣ እነዚህ ፍንጮች በቀላሉ ሳይስተዋሉ ሊቀሩ ይችላሉ።
ወኪሎቹ በTsc1 እና Tsc2 መካከል ያልተጠበቀ ልዩነት ለይተዋል። እነዚህ ሁለት ጂኖች የሕዋስ ዕድገትን፣ ሜታቦሊዝምንና እርጅናን በመቆጣጠር ቁልፍ ሚና ያለውን mTOR ለመቆጣጠር በጋራ ይሠራሉ። የሁለቱንም ጂኖች ተግባር በተናጠል ማወክ፣ በብዙ የነርቭ ሕዋስ ቡድኖች ውስጥ ተመሳሳይ ተጽዕኖዎች ነበሩት። ነገር ግን እንቅስቃሴን በማስተባበር በሚረዳው ሴሬቤለም ውስጥ፣ የTsc2ን ተግባር ማወክ በነርቭ ሕዋሳት መካከል ባለው ግንኙነት የሚሳተፉ በደርዘን የሚቆጠሩ ጂኖችን እንቅስቃሴ ቀይሯል። የTsc1ን ተግባር ማወክ ግን ያመጣው ለውጥ አነስተኛ ነበር።
ያ ልዩነት ከሰው በሽታ ጋር ግንኙነት ሊኖረው ይችላል። ቱበረስ ስክሌሮሲስ ባለባቸው ሰዎች ውስጥ፣ የሴሬቤለም መዛባቶች ከTSC2 ሚውቴሽኖች ጋር ጠንካራ ግንኙነት አላቸው። የmTORን እንቅስቃሴ የሚቀንሱ መድኃኒቶች አንዳንድ የአንጎል እጢዎችንና የሚጥል ጥቃቶችን ሊያክሙ ቢችሉም፣ ከበሽታው ጋር የተያያዙ የመማርና የባህሪ ችግሮችን መፍታት አሁንም አስቸጋሪ ነው። ወኪሎቹ ሊመረመሩ የሚገባቸውን አንድ የተወሰነ የነርቭ ሕዋስ ቡድንና የሕዋስ ለውጦች ለይተዋል፦ ነባር መድኃኒቶች የትኞቹን ለውጦች ሊያስተካክሉ ይችላሉ? የትኞቹስ አዳዲስ የሕክምና አቀራረቦችን ሊጠቁሙ ይችላሉ? ይህም ተመራማሪዎች በቤተ ሙከራ ሊፈትኗቸው የሚችሉ ይበልጥ የተወሰኑ ጥያቄዎችን ይሰጣቸዋል።
ሙሉው የውሂብ ስብስብ የተሰጠው አንድ ወኪል፣ በአንድ ጊዜ ከሚሠሩ በሺዎች ከሚቆጠሩ ወኪሎች ጋር እኩል ውጤት ሊያስገኝ ይችላል? ሞዴሉንና የሚጠቀሙባቸውን ሀብቶች ሳንቀይር ይህንን ፈትነናል። የሥራው መጠን እየጨመረ ሲሄድ፣ ብቻውን የሚሠራው ወኪል ያነሱ ሳይንሳዊ ጽሑፎችን ፈልጎ አገኘ። የሥራው መጠን ከፍተኛ በሆነበት ጊዜ 11 ማጣቀሻዎችን ብቻ ሲጠቅስ፣ ተከፋፍለው የሚሠሩት ወኪሎች ከ700 በላይ ማጣቀሻዎችን ጠቅሰዋል። ሰው ባለሙያዎችም ተከፋፍለው የሚሠሩት ወኪሎች የሰጧቸውን ትርጓሜዎች መርጠዋል።
ሳይንቲስቶች ያላቸው ጊዜ ውስን ስለሆነ፣ ብዙውን ጊዜ በውሂባቸው ውስጥ በጣም ጎልተው በሚታዩ ፍንጮች ላይ ያተኩራሉ። ተከፋፍለው የሚሠሩ ወኪሎች፣ በቀላሉ የማይታዩ ወይም ያልተጠበቁ ምላሾችን ጨምሮ ሰፋ ያለ የምላሽ ክልል ለመመርመርና ከሚመለከታቸው ሳይንሳዊ ጽሑፎች ጋር ለማገናኘት ሊረዱ ይችላሉ። ወኪሎቹን በአንድ ጊዜ ማሠራት ብዙ በሙከራ የተደረጉ የጂን ተግባር ለውጦችን በአንድ ጊዜ ለመመርመር ያስችላል። ይህም ሳይንቲስቶች አንድ ሙከራ ከያዘው መረጃ የበለጠ እንዲያስሱና አለበለዚያ ሳይስተዋሉ ሊቀሩ የሚችሉ ተስፋ ሰጪ የምርምር አቅጣጫዎችን እንዲለዩ ይረዳል።
የሥራው መጠን ከፍተኛ በሆነበት ጊዜ፣ ተከፋፍለው የሚሠሩ ወኪሎች ከ700 በላይ ማጣቀሻዎችን ሲጠቅሱ፣ አንድ ወኪል የጠቀሰው 11 ብቻ ነበር።
አንድ ግኝት ሊከናወን የሚገባውን ሙከራ ሲጠቁም የበለጠ ዋጋ ይኖረዋል። ወኪሎቹ እንዲህ ያለ ፍንጭ በDCTN1 ውስጥ አግኝተዋል። የዚህ ጂን ሚውቴሽኖች ፔሪ ሲንድሮምን ያስከትላሉ፤ ይህም የፓርኪንሰንን የሚመስሉ ምልክቶች ያሉት የነርቭ ሕዋሳት መበላሸት በሽታ ነው።
DCTN1 በነርቭ ሕዋሳት ውስጥ ቁሳቁሶችን ከቦታ ወደ ቦታ በማጓጓዝ ሂደት ይሳተፋል። መላውን አንጎል በሚሸፍነው የCRISPR አትላስ ውስጥ፣ የDctn1ን ተግባር ማወክ ኮሌስትሮል በማምረት የሚሳተፉ ጂኖችን መገለጽ ጨምሯል። ወኪሎቹ ይህንን የታየ ውጤት፣ በኮሌስትሮል ማጓጓዝ ላይ የሚፈጠሩ ችግሮች ሕዋሳት ተጨማሪ ኮሌስትሮል እንዲያመርቱ ሊያደርጉ እንደሚችሉ ከሚጠቁሙ ጥናቶች ጋር አገናኝተውታል። ይህም ለቀጣይ ሙከራዎች ጥያቄ አስነሳ፦ የDCTN1ን ተግባር ማወክ ኮሌስትሮል በነርቭ ሕዋሳት ውስጥ የሚሰራጭበትን መንገድ ሊቀይረው ይችላል? እነዚህ ለውጦችስ ለነርቭ ሕዋሳት መበላሸት አስተዋጽኦ ሊያደርጉ ይችላሉ? እንደዚያ ከሆነ፣ መደበኛውን የኮሌስትሮል ስርጭት መመለስ የነርቭ ሕዋሳትን ለመጠበቅ ሊረዳ ይችላል?
ሰው ባለሙያዎችም ይህ መላምት አዲስ፣ ጉልህ ፋይዳ ያለውና በቀጣይ ሊመረመር የሚገባው እንደሆነ አስበዋል። ይህ ምሳሌ፣ ያልተጠበቀ ውጤትን ከነባር ዕውቀት ጋር ማገናኘት አንድን ፍንጭ ሊፈተን ወደሚችል ሐሳብ፣ እንዲሁም በሽታን ለማከም ወደሚያገለግል አዲስ አቅጣጫ ሊለውጠው እንደሚችል ያሳያል።
ሪፖርቶቹን ማን እንዳዘጋጀ ሳያውቁ ባደረጉት ንጽጽር፣ ሰው ባለሙያዎች ከ75% ንጽጽሮች ውስጥ በአንድ ወኪል ከተዘጋጁት ይልቅ ተከፋፍለው በሚሠሩ ወኪሎች የተዘጋጁትን ሪፖርቶች መርጠዋል።
ሳይንቲስቶች የግኝት ሂደቱ ዋና ተዋናዮች ሆነው ይቀጥላሉ። AI ተጨማሪ ተስፋ ሰጪ ፍንጮችን በማግኘት፣ ተመራማሪዎች የትኞቹን ሐሳቦች እንደሚከተሉ እንዲወስኑ፣ ሙከራዎችን እንዲነድፉና ውጤቶችን እንዲተረጉሙ ሊረዳ ይችላል። ዓላማው፣ በባዮሎጂያዊ ሙከራዎች ውስጥ ካለው መረጃ የበለጠውን ወደ ዕውቀት መቀየር ነው፤ ይህ ዕውቀትም በጊዜ ሂደት የተሻሉ መድኃኒቶችን ለማዘጋጀት አቅጣጫ ሊሰጥ ይችላል።
