Wetenschappers van NVIDIA en Harvard zorgden voor een enorme doorbraak in genetisch onderzoek. Ze hebben een reeks deep learning-tools ontwikkeld die de tijd en kosten die nodig zijn voor het uitvoeren van individuele en eencellige experimenten aanzienlijk kunnen verminderen. Volgens een studie gepubliceerd in Nature Communicationskan de AtacWorks-toolkit in slechts een half uur genoombrede gevolgtrekkingen uitvoeren, een proces dat normaal iets meer dan twee dagen zou duren. Dit is mogelijk dankzij grafische processors NVIDIA Tensorkern.
AtacWorks werkt met ATAC-seq, een gevestigde methode die is ontworpen om open gebieden in het genoom van gezonde en zieke cellen te vinden. Deze "open gebieden" zijn delen van het menselijk DNA die worden gebruikt om bepaalde functies te bepalen en te activeren (bijvoorbeeld lever, bloed of huidcellen). Het is een deel van het genoom van een persoon dat wetenschappers aanwijzingen kan geven over de vraag of iemand de ziekte van Alzheimer, hartziekte of kanker heeft.
ATAC-sec vereist doorgaans de analyse van tienduizenden cellen, maar AtacWorks kan dezelfde resultaten verkrijgen met slechts tientallen cellen. De onderzoekers pasten AtacWorks ook toe op een dataset van stamcellen die rode en witte bloedcellen produceren - subtypes die doorgaans niet met traditionele methoden kunnen worden bestudeerd. Maar met de hulp van AtacWorks waren ze in staat om individuele delen van het DNA te identificeren die geassocieerd zijn met respectievelijk leukocyten en erytrocyten.
Ook interessant:
- Kunstmatige intelligentie kan een doorbraak betekenen in de studie van sterren
- Voor het eerst verving kunstmatige intelligentie de copiloot tijdens de vlucht van een vliegtuig van de Amerikaanse luchtmacht
Het sneller en goedkoper kunnen analyseren van het genoom is van groot belang voor het identificeren van specifieke mutaties of biomarkers die tot bepaalde ziekten kunnen leiden. Het kan zelfs helpen bij het ontdekken van medicijnen, waardoor onderzoekers erachter komen hoe de ziekte werkt.
"Bij zeer zeldzame celtypen is het onmogelijk om de verschillen in hun DNA te bestuderen met behulp van bestaande methoden", aldus de onderzoeker NVIDIA en de hoofdauteur van het artikel, Avantika Lal. "AtacWorks kan niet alleen helpen de kosten van het verzamelen van gegevens over de toegankelijkheid van chromatine te verlagen, maar ook nieuwe kansen bieden op het gebied van de ontdekking en diagnostiek van geneesmiddelen."
Lees ook: