Искусственный интеллект с Уолл-стрит ускоряет исследования в науках о жизни

Метод, используемый для поиска скрытых связей между акциями на финансовых рынках, был применён для обнаружения и картирования взаимодействий между белками.

Цель метода — ускорить исследования в науках о жизни за счёт автоматического обновления знаний и поиска новых корреляций между генами, белками и малыми молекулами. Многие из них вовлечены в развитие заболеваний и могут стать мишенями для новых лекарств.

Техника использует раздел искусственного интеллекта (ИИ) под названием «понимание естественного языка» для сканирования документов в поисках связей между концепциями. В финансовом секторе её применяют для нахождения корреляций между определёнными акциями и отслеживания их изменений во времени, что позволяет компаниям инвестировать или выводить активы раньше других.

Теперь исследователи из Имперского колледжа Лондона и компании Vector Space Biosciences применили этот метод к академической литературе, создав новый способ быстрого картирования меняющейся информации о взаимосвязях белков.

Ручной поиск обновлений в литературе отнимает много времени у учёных, а крупные базы данных быстро устаревают. Новая техника обновляет информацию о взаимосвязях белков в реальном времени, обеспечивая работу с самыми актуальными данными.

Первые результаты сотрудничества — карта, показывающая эволюцию наблюдаемой корреляции между двумя белками во времени, — были представлены на ежегодной встрече Биофизического общества в Сан-Франциско.

Белки и старение

Доктор Сара Рауз из Департамента наук о жизни Имперского колледжа особенно интересуется тем, как белки взаимодействуют через липидную молекулу кардиолипин. Кардиолипин опосредует взаимодействие между белками в мембранах митохондрий — энергетических станциях клеток.

Известно, что кардиолипин важен в процессах старения, а также при возрастных нарушениях, включая нейродегенеративные заболевания, кардиомиопатии и рак. Но только понимая детальные механизмы того, как кардиолипин влияет на белки и связанные с ними процессы при старении, исследователи могут надеяться разработать потенциальные новые лекарственные молекулы для замедления дегенеративных процессов.

Для этого учёным нужна самая актуальная информация о взаимодействиях белков. Новый метод ИИ не только фиксирует её, но и идёт дальше — ищет «скрытые» взаимосвязи в литературе. Это могут быть способы взаимодействия белков, которые прямо не указаны в научных статьях, но которые ИИ может вывести, анализируя язык.

Доктор Рауз отмечает: «Фундаментальные биологические исследования помогают понять, что происходит в организме на молекулярном уровне в здоровом состоянии, что может привести к пониманию того, что идёт не так при болезни. Белки играют роль во всех основных функциях наших клеток, поэтому картирование их взаимодействий и молекул, которые эти взаимодействия модифицируют, чрезвычайно важно. Однако это также огромная задача. Несмотря на обилие исследований и данных, иногда трудно уследить за тем, как всё это взаимосвязано. Теперь, с помощью методов, разработанных Vector Space Biosciences, мы смогли оптимизировать этот процесс и обнаружить "скрытые связи" — те, которые, например, не были бы установлены без ручного поиска исследователем в литературе».

Для команды доктора Рауз эта новая эффективность будет crucial для ускорения исследований о том, как именно липиды модифицируют белковые связи. Липиды в настоящее время не являются популярными мишенями для лекарств, но их изучение таким образом может открыть путь к целому новому классу липидных препаратов.

Связь с космическими полётами

Компания Vector Space Biosciences (VSB) особенно заинтересована в этом исследовании, поскольку оно связано со старением и, соответственно, с реакцией организма на космические полёты, которые, как показало исследование близнецов-астронавтов, влияют на те же процессы старения в клетках.

VSB начала работу в области космической биологии в начале 2000-х, используя языковое моделирование для обнаружения скрытых сетей взаимосвязей между генами, белками и лекарственными соединениями в контексте старения человека, радиационного повреждения хромосом и рака груди.

Затем те же методы были использованы для обнаружения скрытых взаимосвязей между акциями, криптовалютами и глобальными событиями на финансовых рынках. Генеральный директор VSB Касьян Франкс заявил: «Мы рады сотрудничать с лабораторией Рауз в Имперском колледже, поскольку их исследования связаны с сердцевиной того, чем мы занимаемся — разработкой контрмер против стрессоров для защиты и восстановления человеческого организма во время космических полётов с пользой для всего человечества».