ИИ расставил гены по местам: российские учёные научили нейросеть восстанавливать структуру ДНК

Российские учёные из "Сколтеха" (входит в группу ВЭБ. РФ) сделали прорыв в области биоинформатики, применив генеративные модели искусственного интеллекта для решения нестандартной задачи: определения пространственного расположения генов внутри нитей ДНК на основе ограниченного набора известных расстояний между ними.

В перспективе метод может стать универсальным инструментом для биомедицинских лабораторий, объединив математику, машинное обучение и генетику в одном решении.

По словам старшего преподавателя "Сколтеха" Кирилла Половникова, если известны расстояния между определённым числом пар генов, то восстановление недостающих расстояний превращается в строго формализованную математическую задачу. "Мы впервые показали, что её можно решать при помощи генеративных моделей — и это нетипичная, но эффективная область их применения", — подчеркнул он.

Геном человека состоит из множества хромосом — чрезвычайно длинных и плотно упакованных нитей ДНК. Пространственная организация этих нитей в ядре клетки играет ключевую роль в регуляции активности генов, а нарушения в этом порядке могут быть связаны с рядом генетических заболеваний.

Традиционные методы, такие как флуоресцентная гибридизация in situ (FISH), позволяют пометить определённые участки ДНК с помощью светящихся меток и измерить расстояния между ними с помощью микроскопии. Однако такая маркировка возможна лишь для ограниченного числа участков, из-за чего образуется множество "провалов" в пространственной карте генома.

Созданный с помощью ИИ алгоритм позволяет восполнить эти пробелы и реконструировать трёхмерную архитектуру генома с большей точностью. Это существенно ускоряет анализ пространственных взаимодействий между генами, открывая новые горизонты в разработке лекарств, таргетной терапии и ранней диагностике наследственных заболеваний.