Инструмент на основе ИИ нацелен на структуры РНК, чтобы разгадать тайны тёмного генома

от

Мы расшифровали геном человека десятилетия назад, но большая его часть до сих пор остаётся загадкой. Теперь учёные из UNSW разработали инструмент, который позволяет заглянуть внутрь, и то, что они обнаружат, может изменить наши представления о болезнях.

Ваш геном — это генетическая карта вас самих, и мы понимаем лишь малую его часть.

Мы хорошо разбираемся в тех частях генома, которые указывают организму, как выполнять определённые функции («сделать глаза голубыми», «построить сердечную ткань», «вызвать у человека серповидноклеточную анемию»), но существуют обширные области генома, которые, по-видимому, ничего не делают.

Учёные давно предполагали, что это просто «мусорная» ДНК, остатки миллиардов лет, которые потребовались нам, чтобы развиться от первобытного бульона до сложной жизни, какой мы её знаем сегодня. Но оказалось, что мы просто не знали, что искать и как искать.

Теперь новые инструменты, разработанные в UNSW Sydney в сотрудничестве с исследователями из Университета Монреаля и Университета Макгилла, помогают нам понять, насколько важен тёмный геном на самом деле.

Понимание этого, как надеются учёные, откроет новые возможности для разработки лекарств и изменит наши представления о болезнях и даже о жизни как таковой.

Ваш геном состоит из кодирующих белки генов (около 2 %) и всего остального. Белки — это маленькие механизмы, которые выполняют реальную работу по управлению организмом; кодирующие белки гены — это инструкции для этих белков. Остальные 98 % не создают белки, они не подчиняются тем же правилам, и их гораздо сложнее понять. Они содержат «длинные некодирующие РНК» — то, что долгое время считалось «мусором».

«Мы пытаемся расшифровать логическую схему человеческого генома — скрытые правила, которые говорят нашей ДНК, как создавать и поддерживать человека», — говорит автор исследования, доцент Мартин Смит из Школы биотехнологии и биомолекулярных наук UNSW.

Это сложная задача, но она крайне важна, поскольку исследования показывают, что корни многих заболеваний, включая болезни сердца, рак и некоторые психические расстройства, лежат за пределами хорошо изученных, кодирующих белки областей генома.

Некодирующие белки гены играют ключевую регуляторную роль, включая и выключая определённые гены или изменяя их форму. Если сделать что-то не вовремя, всё начнёт разрушаться.

«Мы думаем, что эти РНК действуют как программное обеспечение, управляя белковой «аппаратурой» в функционирующую симфонию», — говорит доцент Смит.

Инструмент на основе искусственного интеллекта, разработанный в UNSW, — программа под названием ECSFinder — был подробно описан в статье, опубликованной в журнале Nucleic Acids Research.

Доцент Смит и его команда обучили программу на известных структурах РНК для обнаружения секретов, скрытых в геноме. Программа превзошла другие доступные инструменты и теперь готова к работе со всем геномом.

«Мы ожидаем обнаружить сотни тысяч новых структур РНК, что добавит новое измерение к нашему пониманию генома», — говорит доцент Смит.

Священный Грааль медицины сегодня — это персонализированная терапия, лечение, разработанное специально для вашего индивидуального заболевания. Однажды врачи смогут взять образец ДНК вашей опухоли, составить карту её генома, а затем разработать ультраспецифические лекарства, направленные на её слабые места, всего за несколько недель.

И если секреты всех заболеваний, обусловленных генами, скрыты где-то в тёмном геноме, научиться его читать крайне важно.

Для доцента Смита реальная перспектива ECSFinder заключается не только в расшифровке тёмного генома, но и в его использовании в клинике.

«Поскольку структуры РНК могут быть мишенями для лекарств, они открывают захватывающие новые горизонты для терапии», — говорит он.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте