Использование машинного обучения для поиска древних РНК-вирусов в геноме человека

Исследователи из нескольких учреждений Японии применили алгоритмы машинного обучения для идентификации остатков древних РНК-вирусов в геноме человека. В статье, опубликованной в Proceedings of the National Academy of Sciences, группа описала, как они обучили свою ИИ-систему распознавать такие остатки и просканировали с её помощью человеческий геном.

Предыдущие исследования показали, что вирус, заражая человека или животное, иногда может изменять ДНК хозяина, добавляя часть своей РНК. Также известно, что древние вирусы, инфицировавшие популяции много лет назад, оставили следы своей РНК в человеческом геноме. Однако поиск таких следов был сложен из-за огромного количества необходимых сравнений для каждого предполагаемого вируса. В новой работе исследователи использовали для поиска алгоритм машинного обучения.

Для обучения алгоритма учёные использовали РНК известных неретровирусных эндогенных элементов РНК-вирусов. Идея заключалась в том, что, обучаясь на современной вирусной РНК, система сможет понять общие черты вирусной РНК. Исследователи полагают, что такие общие черты, вероятно, существовали и у древней РНК. После обучения систему дополнительно настроили для минимизации ложноположительных результатов. Затем её запустили для анализа человеческого генома, и она выявила около 100 возможных кандидатов.

Изучив эти кандидаты, исследователи обнаружили, что многие из них уже известны, а многие не преодолели установленный порог достоверности. В результате остался лишь один возможный неизвестный ранее вирусный остаток.

Учёные затем проверили, присутствует ли этот же остаток в геномах других видов, таких как мартышки и шимпанзе, и обнаружили, что это действительно так. Эта находка свидетельствует, что вставка произошла по меньшей мере 43 миллиона лет назад — до расхождения этих видов.

Исследователи предполагают, что их подход можно расширить для поиска других типов вирусов, и он, вероятно, позволит обнаружить новые остатки. Они также отмечают, что изучение древних вирусов и их влияния на человеческий геном может дать представление о ещё не открытых особенностях поведения современных вирусов.