Forscher des MIT haben ChromoGen entwickelt, ein bahnbrechendes KI-Modell, das schnell die 3D-Struktur des Genoms vorhersagt. Eine Aufgabe, die zuvor Wochen dauerte, ist nun in wenigen Minuten erledigt. Diese Innovation, die in Science Advances detailliert beschrieben wird, kombiniert Deep Learning mit generativer KI, um DNA-Sequenzen und die Zugänglichkeit von Chromatin zu analysieren und so die schnelle Generierung von Tausenden von Chromatinstrukturen zu ermöglichen.
Die 3D-Struktur des Genoms bestimmt die Genexpression und die zelluläre Vielfalt. ChromoGen verwendet ein zweiteiliges System: Ein Teil analysiert DNA-Sequenzen und der andere, eine generative KI-Komponente, sagt 3D-Strukturen basierend auf einem Trainingsdatensatz von über 11 Millionen Chromatin-Konformationen voraus. Dies ermöglicht es Forschern, effizienter zu untersuchen, wie die 3D-Genomorganisation die Genexpression und Zellfunktionen beeinflusst.
Unter der Leitung von Bin Zhang, Associate Professor für Chemie am MIT, kann das KI-Modell des Teams Tausende von Chromatinstrukturen in wenigen Minuten vorhersagen, was deutlich schneller ist als aktuelle experimentelle Techniken. Die Vorhersagen des Modells stimmen mit experimentellen Daten überein und sagen Daten aus anderen Zelltypen genau voraus, was es zu einem wertvollen Werkzeug für die Erforschung von Chromatinvariationen und deren funktionellen Auswirkungen macht. Die Forscher haben ihr Modell und ihre Daten öffentlich zugänglich gemacht und laden zu weiteren wissenschaftlichen Untersuchungen ein.