30 НОЯ, 06:06 МСК
USD (ЦБ)    60.7520
EUR (ЦБ)    63.3008


Искусственный интеллект помогает ученым в исследовании белков

4 Ноября 2020 9318 0 Наука и технологии
Искусственный интеллект помогает ученым в исследовании белков

Искусственный интеллект просто незаменим в исследовании белков. Алгоритм машинного обучения помогает ученым сортировать огромные объемы данных, которые возникают в процессе их работы, значительно сокращая время, затрачиваемое на обработку полученной информации.

Сортировка огромных объемов данных - это узкое место в исследованиях белков, в этой области критически важна технология редактирования генов CRISPR и полное понимание таких заболеваний, как рак, болезнь Альцгеймера и Паркинсона. Теперь исследователи из Копенгагенского университета (UCPH) стали первыми в мире, кто использует искусственный интеллект для выполнения тяжелой работы - и делают это таким образом, чтобы обеспечить общие международные стандарты, делая передовую науку о белках более доступной.

Используя искусственный интеллект, исследователи UCPH решили проблему, которая до сих пор была камнем преткновения для важных исследований белков в динамике таких заболеваний, как рак, болезнь Альцгеймера и Паркинсона, а также в разработке устойчивой химии и новых технологий редактирования генов. 

Анализ огромных массивов данных, собранных исследователями, когда они использовали микроскопию и технику smFRET, всегда был трудоемкой и сложной задачей, чтобы увидеть, как белки перемещаются и взаимодействуют с окружающей средой. В то же время задача требовала высокого уровня знаний. Следовательно, быстрое увеличение числа серверов и жестких дисков. Теперь исследователи из Департамента химии, Нано-научного центра, Центра исследований белков Novo Nordisk Foundation и Института Нильса Бора Копенгагенского университета разработали алгоритм машинного обучения для выполнения тяжелой работы.

«Мы привыкли сортировать данные, пока не зациклились. Теперь наши данные анализируются одним нажатием кнопки. И алгоритм делает это по крайней мере так же или лучше, чем мы. Это освобождает ресурсы для сбора большего количества данных, чем когда-либо прежде, и получения более быстрых результатов», - говорит Саймон Бо Дженсен, биофизик и аспирант кафедры химии и Нано-научного центра.

Алгоритм научился распознавать паттерны движения белков, что позволяет ему классифицировать наборы данных за секунды - процесс, на выполнение которого у экспертов обычно уходит несколько дней.

«До сих пор мы располагали множеством необработанных данных в виде тысяч шаблонов. Раньше мы проверяли их вручную, по одному. При этом мы становились "узким местом" в наших собственных исследованиях. Даже для экспертов, проводящих последовательную работу, снова и снова приходить к одним и тем же выводам сложно. В конце концов, мы люди, которые устают и склонны к ошибкам», - продолжает Дженсен.

Исследования взаимосвязи между перемещениями и функциями белков, проведенные исследователями UCPH, получили международное признание и необходимы для понимания того, как функционирует человеческое тело. Например, такие заболевания, как рак, болезнь Альцгеймера и Паркинсона, вызваны скоплением белков или изменением их поведения.

Технология редактирования генов CRISPR, получившая в этом году Нобелевскую премию по химии, также основана на способности белков разрезать и сплавлять определенные последовательности ДНК. Когда исследователи UCPH, такие как Гильермо Монтойя и Никос Хатзакис, изучают, как происходят эти процессы, они используют данные микроскопии.

«Прежде чем мы сможем лечить серьезные заболевания или в полной мере использовать CRISPR, нам необходимо понять, как работают белки, мельчайшие строительные блоки. Именно здесь в игру вступают движение и динамика белков. И здесь наш инструмент очень помогает», - говорит Гильермо Монтойя, профессор Центра исследований белков Novo Nordisk Foundation.

Похоже, что исследователям белка со всего мира не хватало именно такого инструмента. Несколько международных исследовательских групп уже представили себя и проявили интерес к использованию алгоритма, пишет NewsMedical.

«Этот инструмент искусственного интеллекта является огромным преимуществом для отрасли в целом, потому что он обеспечивает общие стандарты, которых раньше не было, когда исследователям по всему миру нужно сравнивать данные. Ранее большая часть анализа была основана на субъективных мнениях о том, какие шаблоны были полезны. Они могут варьироваться от исследовательской группы к исследовательской группе. Теперь мы оснащены инструментом, который может гарантировать, что все мы придем к одним и тем же выводам», - объясняет директор по исследованиям Никос Хатзакис, доцент кафедры химии и аффилированный член. Профессор Центра исследований белков Ново Нордиск.

Он добавляет, что инструмент предлагает и другую перспективу:

«Хотя анализ "хореографии движения белков" остается нишей, он приобретает все большую популярность, поскольку современные микроскопы, необходимые для этого, становятся дешевле. Тем не менее, анализ данных требует высокого уровня знаний. Наш инструмент делает этот метод доступным для большего количества исследователей в области биологии и биофизики, даже тех, кто не имеет специальных знаний, будь то исследования коронавируса или разработка новых лекарств или зеленых технологий».

Презентация Камчатского края: 07 декабря на площадке ТПП РФ. Посетить бесплатно keyboard_double_arrow_right
Редакция

Написать комментарий

правила комментирования
  1. Не оскорблять участников общения в любой форме. Участники должны соблюдать уважительную форму общения.
  2. Не использовать в комментарии нецензурную брань или эвфемизмы, обсценную лексику и фразеологию, включая завуалированный мат, а также любое их цитирование.
  3. Не публиковать рекламные сообщения и спам; сообщения коммерческого характера; ссылки на сторонние ресурсы в рекламных целях. В ином случае комментарий может быть допущен в редакции без ссылок по тексту либо удален.
  4. Не использовать комментарии как почтовую доску объявлений для сообщений приватного характера, адресованного конкретному участнику.
  5. Не проявлять расовую, национальную и религиозную неприязнь и ненависть, в т.ч. и презрительное проявление неуважения и ненависти к любым национальным языкам, включая русский; запрещается пропагандировать терроризм, экстремизм, фашизм, наркотики и прочие темы, несовместимые с общепринятыми законами, нормами морали и приличия.
  6. Не использовать в комментарии язык, отличный от литературного русского.
  7. Не злоупотреблять использованием СПЛОШНЫХ ЗАГЛАВНЫХ букв (использованием Caps Lock).
Отправить комментарий


Капитал страны
Нашли ошибку на сайте? Выделите ее и нажмите Ctrl+Enter
Отметьте самые значимые события 2021 года:
close
check_box check_box_outline_blank Демонстратор будущего двигателя для многоразовой ракеты-носителя в Свердловской области
check_box check_box_outline_blank Демонстратор нового авиадвигателя ПД-35 в Пермском крае
check_box check_box_outline_blank Полет МС-21-300 с крылом, изготовленным из российских композитов в Иркутской области
check_box check_box_outline_blank Открытие крупнейшего в РФ Амурского газоперерабатывающего завода в Амурской области
check_box check_box_outline_blank Запуск первой за 20 лет термоядерной установки Токамак Т-15МД в Москве
check_box check_box_outline_blank Создание уникального морского роботизированного комплекса «СЕВРЮГА» в Астраханской области
check_box check_box_outline_blank Открытие завода первого российского бренда премиальных автомобилей Aurus в Татарстане
check_box check_box_outline_blank Старт разработки крупнейшего в Европе месторождения платиноидов «Федорова Тундра» в Мурманской области
check_box check_box_outline_blank Испытание «зеленого» танкера ледового класса ICE-1А «Владимир Виноградов» в Приморском крае
check_box check_box_outline_blank Печать на 3D-принтере первого в РФ жилого комплекса в Ярославской области
Показать ещеexpand_more