Google DeepMind lança AlphaGenome 2 para pesquisa de DNA e doenças

A Google DeepMind anunciou o AlphaGenome 2, um modelo de sequência de DNA de próxima geração que prevê como as sequências de DNA e suas variações impactam tipos específicos de células humanas. A empresa afirma que o modelo oferece aos cientistas uma ferramenta para descobrir os impulsionadores celulares das doenças.

O que o AlphaGenome 2 faz

As células carregam o mesmo projeto de DNA, mas diferentes tipos de células ativam ou desativam genes distintos. O AlphaGenome 2 prevê como as variantes genéticas afetam centenas de tipos de células humanas, passando de médias amplas de tecidos para tipos celulares individuais e estados celulares. O modelo é treinado em mais de 100 milhões de perfis de células individuais em 68 tecidos, bem como em dados de massa e de célula única de amostras humanas e de camundongos, incluindo mais de 107 milhões de perfis de células individuais.

O AlphaGenome 2 é um modelo condicional. Ele recebe uma condição biológica específica junto com uma sequência de DNA de entrada, seja escolhida de um catálogo de referência de tipos de células ou gerada sob demanda a partir do próprio experimento de célula única de um cientista por meio de um codificador de células. Ele prevê a expressão gênica, as modificações de histonas, a acessibilidade da cromatina e a metilação do DNA.

O modelo pode se adaptar diretamente a novos dados de célula única sem necessidade de retreinamento. Os cientistas podem carregar uma instantânea de RNA-seq de célula única da atividade gênica de apenas algumas dezenas de células, e o AlphaGenome 2 pode prever os efeitos das variantes e a regulação gênica para novos estados celulares, como aqueles que ocorrem devido a doenças ou vacinação.

Desempenho e exemplos de doenças

A Google DeepMind afirma que o AlphaGenome 2 identifica quase o dobro de variantes que alteram a expressão gênica nas células, em comparação com seu modelo anterior de ponta. No conjunto de dados TenK10K, um grande mapa de célula única de 28 tipos de células imunes primárias, o AlphaGenome 2 identificou de forma confiável quase o dobro de variantes causais (30% vs. 16%) e efeitos gênicos direcionais (43% vs. 23%) em comparação com o AlphaGenome original ajustado para dados de célula única e outras ferramentas especializadas.

A empresa apresentou um exemplo envolvendo doença inflamatória intestinal. Um estudo recente marcante mostrou que uma variante em um interruptor regulador distante causa a doença inflamatória intestinal ao superativar o gene ETS2 nas células imunes do intestino (macrófagos). Fazendo previsões em vários tipos de células imunes no intestino, o AlphaGenome 2 reproduziu essa descoberta computacionalmente. Ele isolou a variante causal e mostrou que ela aumenta seletivamente o gene ETS2 nos macrófagos intestinais, deixando outros tipos de células e genes praticamente inalterados.

O modelo também revelou que uma variante associada à COVID-19 grave interrompe a atividade gênica com mais força quando as células estão em um estado ativado, um efeito que seria perdido em células não ativadas.

Disponibilidade

O AlphaGenome 2 está disponível hoje para pesquisa não comercial por meio da API AlphaGenome e em visualização privada para pesquisa comercial. Tutoriais interativos do Colab para condicionamento de expressão também estão disponíveis. A Google DeepMind afirma que em breve lançará as Habilidades do AlphaGenome 2 no Google Antigravity, sua plataforma de desenvolvimento agêntico.

A empresa observa que o AlphaGenome e o AlphaGenome 2 são destinados apenas ao uso em pesquisa e não foram validados ou aprovados para fins clínicos ou diagnósticos.

Por que isso importa

O lançamento conecta a genética humana à biologia de célula única, pré-calculando as previsões do AlphaGenome 2 para variantes associadas a características em centenas de condições celulares e teciduais humanas. Isso ajuda os pesquisadores a mapear os links entre potenciadores e genes em tipos reais de células humanas e a identificar variantes GWAS causais e as células onde atuam, abrangendo características que vão desde a altura até o diabetes tipo 2.

Fontes (em inglês)

• deepmind.google: AlphaGenome 2: Deciphering how cells read DNA to better understand disease — Google DeepMind

Tradução feita com IA do artigo original em inglês, revisada automaticamente para dizer o mesmo que o original. As fontes foram verificadas em inglês.