Google DeepMind hat AlphaGenome 2 angekündigt, das nächste Modell zur Vorhersage, wie DNA-Sequenzen und genetische Varianten die Genaktivität in spezifischen menschlichen Zelltypen beeinflussen.
Während jede Zelle im Körper dasselbe DNA-Blueprint trägt, schalten unterschiedliche Zelltypen und -zustände verschiedene Gene ein oder aus. AlphaGenome 2 verbindet Einzelzellbiologie mit Humangenetik und ermöglicht präzisere Vorhersagen zu zelltypspezifischen Effekten genetischer Varianten.
Im Vergleich zum Vorgängermodell stellt AlphaGenome 2 eine deutliche Verbesserung der Vorhersageleistung für zelltypspezifische Varianteneffekte dar. Das Modell wurde auf mehr als 100 Millionen Einzelzellprofilen aus 68 Geweben trainiert und kann Aktivitäten in spezialisierten Zellen wie Herzmuskel- oder Immunzellen auflösen.
AlphaGenome 2 ist ein konditionales Modell: Es nimmt neben einer DNA-Sequenz von einer Million Basenpaaren eine biologische Bedingung (Gewebe, Zelltyp oder -zustand) als Input. Dadurch lernt es, wie dieselbe DNA-Sequenz in unterschiedlichen Zellen unterschiedlich gelesen wird. Es unterstützt zudem Cross-Modality-Imputation und kann fehlende experimentelle Daten vorhersagen.
Das Modell kann auf neue Einzelzell-Experimente generalisieren, ohne neu trainiert zu werden. Wissenschaftler können ein einzelnes RNA-seq-Snapshot hochladen, das in eine Zellzustandsrepräsentation komprimiert wird, um Vorhersagen für bisher ungesehene Zustände zu ermöglichen – etwa bei Krankheit oder Impfung.
AlphaGenome 2 sagt die gleichen Kern-Readouts wie Genexpression, Histonmodifikationen und Chromatin-Zugänglichkeit voraus und erweitert diese um DNA-Methylierung. Es hilft dabei, Enhancer-Gen-Verbindungen in primären menschlichen Zelltypen zu kartieren und kausale Varianten aus GWAS-Studien mit den relevanten Zellen und Genen zu verknüpfen.
Quelle: Google DeepMind
FAQ
Was ist der Hauptunterschied zwischen AlphaGenome und AlphaGenome 2?
AlphaGenome 2 ist ein konditionales Modell, das Effekte für einen spezifischen Zelltyp oder -zustand nach dem anderen vorhersagt, statt parallele Vorhersagen über viele Gewebe hinweg zu treffen. Dadurch erreicht es eine deutlich höhere Spezifität für einzelne Zelltypen.
Für wen ist AlphaGenome 2 verfügbar?
Das Modell steht heute für nicht-kommerzielle Forschung über die AlphaGenome API zur Verfügung und befindet sich in einer privaten Vorschau für kommerzielle Forschung.
Kann AlphaGenome 2 mit neuen Einzelzelldaten arbeiten, ohne retrainiert zu werden?
Ja. Das Modell generalisiert auf ungesehene Zellzustände, indem es ein komprimiertes Zellzustands-Signal aus einem einzelnen RNA-seq-Snapshot als Bedingung verwendet.