AlphaGenome Atlas: Google DeepMind предсказала последствия каждой возможной «опечатки» в ДНК

Google DeepMind рассчитала, как каждая из примерно 9 млрд возможных однобуквенных замен в ДНК человека влияет на работу клеток. Прогнозы собраны в каталог AlphaGenome Atlas. Учёные могут бесплатно пользоваться им через веб-портал, API и как навыком в среде разработки Google Antigravity. Для коммерческого применения атлас обещают скоро выложить в Google Cloud.

В основе — модель AlphaGenome. Она и раньше предсказывала, чем обернётся конкретная мутация, но отвечала на один вопрос за раз. Теперь DeepMind заранее прогнала через неё весь геном. Проверить столько вариантов в лаборатории практически невозможно. Готовый набор данных весит петабайт — в 30 с лишним раз больше, чем база белковых структур AlphaFold.

Для каждой замены атлас даёт тысячи прогнозов о том, как она влияет на регуляцию генов в сотнях типов клеток и тканей человека и мыши. Чтобы в этом массиве можно было ориентироваться, компания ввела единую оценку AVI. В одном числе она объединяет прогнозы AlphaGenome и AlphaMissense — модели, которая оценивает мутации, меняющие белок. AVI работает и для 2% генома, кодирующих белки, и для остальных 98%, где лежит большинство вариантов, связанных с признаками. К каждой оценке прилагается расшифровка: что именно ломает мутация — например, сплайсинг или активность гена. Есть и каталог из более чем 2 500 повторяющихся коротких последовательностей — «слов» генома.

Первые результаты получили партнёры компании. Исследователи из Broad Institute с помощью AVI нашли в гене DNM1, связанном с эпилептической энцефалопатией, вариант, который прежние исследования пропустили. Мутация создаёт лишний сайт сплайсинга, и белок получается аномально длинным. Лаборатория подтвердила этот прогноз. Гарет Хоукс из Эксетерского университета применил атлас к геномам более 54 000 участников UK Biobank. Он нашёл на 22% больше связей между некодирующими вариантами и уровнем белков в крови, а для индекса массы тела выделил 19 участков генома.

DeepMind называет атлас отправной точкой: карта будет уточняться вместе с моделью. Компания отдельно предупреждает, что AlphaGenome не проверяли для клинического применения. Ставить по атласу диагнозы нельзя.