A Microsoft Quine rendszere a biológiai kutatásokat gyorsítaná fel
A Microsoft Research bemutatta a Quine nevű kísérleti AI-kutatási rendszert, amely többféle biológiai adatot kapcsol össze tudományos eszközökkel, szakirodalommal és kutatókkal. A vállalat szerint a Broad Institute kutatóival közösen a rendszerrel daganatsejtek állapotváltozását célzó vegyületeket rangsoroltak, majd több laboratóriumi vizsgálatban is ellenőrizték a legígéretesebb jelölteket.
- A Quine biológiai világmodellt és kutatási eszközöket kapcsol össze.
- Több biológiai adattípus közös feldolgozására épül.
- PDAC-vizsgálatban több ezer vegyületet rangsoroltak.
- A legjobb jelöltek laboratóriumi tesztekben a kívánt sejtes változásokat mutatták.
- A rendszer jelenleg kísérleti, klinikai vagy orvosi használatra nem szolgál.
Biológiai világmodell és kutatói munkakörnyezet
A Microsoft Research szeptember 29-én ismertette a Quine-t, amelynek célja egy multimodális biológiai világmodell és egy interaktív kutatási környezet létrehozása. A rendszer összekapcsolja a modelleket, a tudományos eszközöket, a szakirodalmat, a laboratóriumi munkát és az ezeket használó kutatókat.
A vállalat szerint a biológia összefüggései nem illeszkednek egyszerűen az egyes adatkészletek vagy tudományterületek határaihoz. A gének hatással vannak a fehérjékre, a fehérjék a sejtekben működnek együtt, a sejtek pedig szöveteket alkotnak. A kísérletek közben folyamatosan változik az is, hogy a kutatók mit tudnak, és milyen kérdéseket tesznek fel.
A Quine világmodellje közös reprezentációkat tanul több biológiai modalitásból és léptékből. Ezek között szerepel a szekvencia, a szerkezet, a funkció, a sejtes állapot és a képalkotási adat. A Microsoft Research szerint az együttes tanulás lehetővé teszi, hogy az egyik adattípusból származó bizonyíték egy másik területen javítsa az előrejelzéseket.
A rendszer a kísérletek előkészítését támogatja
A Quine-hoz tartozó interaktív környezet szervező és következtetési modelleket, tudományos eszközöket, szakirodalmat, valamint kutatócsoportokat kapcsol a biológiai világmodellhez. A folyamat egy kutatói kérdésből indul, ebből javaslatok és tesztelhető tervek születnek, a kísérletek eredményei pedig visszahatnak a következő kérdésekre és a modellre.
A Microsoft Research szerint a rendszer nem helyettesíti a kísérletezést. Feladata az lehet, hogy számítási módszerekkel feltérképezze, javasolja, rangsorolja és előre sorolja a lehetséges kutatási irányokat, még azelőtt, hogy a laboratóriumi erőforrásokat felhasználnák. A vállalat hangsúlyozza, hogy a biológiát tökéletesen modellező rendszer nem várható, a modellnek azonban hasznosan kell támogatnia a kísérletek megtervezését.
A Quine az olyan problémák kezelésére készült, amelyekben sokféle kölcsönhatás, kombinációs lehetőség és későbbi hatás miatt a kísérleti vizsgálat önmagában túl lassú vagy túl nagy területet érintene.
Hasnyálmirigyrákos vizsgálatban rangsoroltak vegyületeket
A Microsoft Research és a Harvard, illetve az MIT Broad Institute kutatói a Quine-t hasnyálmirigy-vezeték-adenokarcinóma, vagyis PDAC vizsgálatában alkalmazták. A kutatás abból a feltevésből indult ki, hogy a daganatok viselkedését és gyógyszerválaszát nemcsak a genetika, hanem a sejtek transzkripciós állapota is befolyásolja.
A rendszer több ezer vegyületet rangsorolt annak alapján, hogy várhatóan képesek-e a daganatsejteket terápiás szempontból fontos állapotok között elmozdítani. A klasszikus sejtes állapotból a bazális állapotba történő átmenetet vizsgáló laboratóriumi tesztekben a Quine által legmagasabbra rangsorolt vegyületek okozták a legnagyobb kívánt változásokat.
A Microsoft szerint a vegyületek keresési területének gyors szűkítésétől a laborban ellenőrzött néhány ígéretes jelölt kiválasztásáig tartó folyamat egyetlen hétvégén lezajlott. A vállalat szerint ez hónapoknyi kísérleti munkát és jelentős kutatási költséget takaríthat meg. Több erős hatást olyan vegyületeknél figyeltek meg, amelyek működési mechanizmusa váratlan volt, ami a Microsoft értelmezése szerint a gyógyszer-újrahasznosítás és a felfedezés új lehetőségeire utal.
A bazális állapotból a klasszikus állapotba vezető fordított átmenet nehezebbnek bizonyult, amit a Quine előre jelzett. A kísérletek emellett azt mutatták, hogy több vegyület egy különálló, harmadik fenotípus felé mozdította a sejteket. Ez arra utal, hogy a hasnyálmirigyrák sejtes állapotainak rendszere összetettebb lehet a klasszikus és bazális állapot egyszerű tengelyénél.
Kutatási hozzáférés, egyelőre klinikai használat nélkül
A Microsoft Research a Quine Fellows programmal kutatók egy csoportjának adna hozzáférést a rendszerhez. A résztvevők saját kutatásaik felgyorsítására használhatják a technológiát, miközben tudományos visszajelzést adhatnak a fejlesztőknek.
A Quine kísérleti kutatási technológia, kizárólag kutatási célra készült. A Microsoft külön kiemeli, hogy a rendszer eredményei hiányosak vagy pontatlanok lehetnek, ezért képzett kutatók felülvizsgálatára, valamint megfelelő tudományos és kísérleti ellenőrzésre van szükség. A vállalat a technológia érésével a Microsoft Discovery termékein keresztül tervezi bővíteni a hozzáférést.
Microsoft Research: Introducing Quine: An AI research system designed for the complexity of biology
