Onderzoekers van MIT hebben ChromoGen ontwikkeld, een baanbrekende AI-model dat snel de 3D-structuur van het genoom voorspelt. Een taak die voorheen weken duurde, is nu in enkele minuten te realiseren. Deze innovatie, beschreven in Science Advances, combineert deep learning met generatieve AI om DNA-sequenties en chromatine-toegankelijkheid te analyseren, waardoor snel duizenden chromatine-structuren kunnen worden gegenereerd.
De 3D-structuur van het genoom dicteert genexpressie en cellulaire diversiteit. ChromoGen gebruikt een systeem dat uit twee delen bestaat: een deel analyseert DNA-sequenties en het andere deel, een generatieve AI-component, voorspelt 3D-structuren op basis van een trainingsset van meer dan 11 miljoen chromatine-conformaties. Hierdoor kunnen onderzoekers efficiënter bestuderen hoe de 3D-genoomorganisatie de genexpressie en celfuncties beïnvloedt.
Onder leiding van MIT Associate Professor of Chemistry Bin Zhang, kan het AI-model van het team duizenden chromatine-structuren in enkele minuten voorspellen, aanzienlijk sneller dan de huidige experimentele technieken. De voorspellingen van het model komen overeen met experimentele gegevens en voorspellen nauwkeurig gegevens van andere celtypen, waardoor het een waardevol hulpmiddel is voor het verkennen van chromatinevariaties en hun functionele effecten. De onderzoekers hebben hun model en gegevens openbaar beschikbaar gemaakt en nodigen verder wetenschappelijk onderzoek uit.