Οι Nvidia και Harvard αναπτύσσουν ένα εργαλείο τεχνητής νοημοσύνης που επιταχύνει την ανάλυση γονιδιώματος

Οι Nvidia και Harvard αναπτύσσουν ένα εργαλείο τεχνητής νοημοσύνης που επιταχύνει την ανάλυση γονιδιώματος


Εγγραφείτε στο Change 2021 για τα πιο σημαντικά θέματα σε AI και εταιρικά δεδομένα. να μάθω περισσότερα.


Οι ερευνητές συνδέονται σήμερα με τη Nvidia και το Χάρβαρντ λεπτομερής AtacWorks, α αυτόματη μάθηση εργαλειοθήκη σχεδιασμένη για τη μείωση του κόστους και του χρόνου που απαιτείται για σπάνια και μονοκύτταρα πειράματα. Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Επικοινωνία φύσης, οι συν-συγγραφείς έδειξαν ότι το AtacWorks μπορεί να πραγματοποιήσει αναλύσεις σε ένα ολόκληρο γονιδίωμα σε μόλις μισή ώρα σε σύγκριση με τις πολλές ώρες που χρειάζονται οι παραδοσιακές μέθοδοι.

Τα περισσότερα κύτταρα του σώματος φέρουν ένα πλήρες αντίγραφο του DNA ενός ατόμου, με δισεκατομμύρια ζεύγη βάσεων γεμάτα στον πυρήνα. Αλλά ένα μόνο κύτταρο εξάγει μόνο την υποενότητα των γενετικών συστατικών που χρειάζεται να λειτουργήσει, με τύπους κυττάρων όπως το συκώτι, το αίμα ή τα κύτταρα του δέρματος χρησιμοποιώντας διαφορετικά γονίδια. Οι περιοχές του DNA που προσδιορίστε τη λειτουργία ενός κελιού είναι εύκολα προσβάσιμα, λίγο πολύ, ενώ τα υπόλοιπα προστατεύονται γύρω από τις πρωτεΐνες.

Το AtacWorks, διαθέσιμο από τον κόμβο NVC της Nvidia με λογισμικό βελτιστοποιημένο για GPU, συνεργάζεται με το ATAC-seq, μια μέθοδο για την εύρεση ανοιχτών περιοχών στο γονιδίωμα σε κύτταρα που πρωτοστάτησε από τον καθηγητή του Χάρβαρντ Jason Buenrostro, έναν από τους συν-συγγραφείς της εφημερίδας. Το ATAC-seq μετρά την ένταση ενός σήματος σε οποιοδήποτε σημείο του γονιδιώματος. Οι κορυφές του σήματος αντιστοιχούν σε περιοχές με DNA έτσι ώστε όσο λιγότερα διαθέσιμα κελιά, τόσο πιο δυνατά εμφανίζονται τα δεδομένα, καθιστώντας δύσκολη την αναγνώριση των περιοχών του DNA που είναι προσβάσιμες.

Το ATAC-seq απαιτεί συνήθως δεκάδες χιλιάδες κελιά για να αποκτήσει ένα καθαρό σήμα. Η εφαρμογή AtacWorks παράγει την ίδια ποιότητα αποτελεσμάτων με μόνο δεκάδες κελιά, σύμφωνα με τους συν-συγγραφείς.

Το AtacWorks εκπαιδεύτηκε σε επισημασμένα ζεύγη αντίστοιχων συνόλων δεδομένων ATAC-seq, ένα υψηλής ποιότητας και ένα θορυβώδες. Με δεδομένο ένα αντίγραφο των δεδομένων, το μοντέλο έμαθε να προβλέπει μια ακριβή, υψηλής ποιότητας έκδοση και να εντοπίζει κορυφές στο σήμα. Χρησιμοποιώντας το AtacWorks, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μπορούσαν να εντοπίσουν προσβάσιμη χρωματίνη, ένα σύμπλεγμα DNA και πρωτεϊνών των οποίων η κύρια λειτουργία είναι η συσκευασία μακρών μορίων σε πιο συμπαγείς δομές, σε μια θορυβώδη ακολουθία 1 εκατομμυρίου διαβάζει σχεδόν όπως μεθόδους. σύνολο δεδομένων 50 εκατομμυρίων αναγνώσεων.

Το AtacWorks θα μπορούσε να επιτρέψει στους επιστήμονες να διεξάγουν έρευνα με λιγότερα κύτταρα, μειώνοντας το κόστος συλλογής και αλληλουχίας δειγμάτων. Η ανάλυση θα μπορούσε επίσης να γίνει ταχύτερη και φθηνότερη. Λειτουργώντας σε GPU Nvidia Tensor Main, το AtacWorks χρειάστηκε λιγότερο από 30 λεπτά για να συμπεράνει ένα γονιδίωμα, μια διαδικασία που θα διαρκούσε 15 ώρες σε ένα σύστημα με 32 πυρήνες CPU.

Σε Επικοινωνία φύσης Οι ερευνητές του Χάρβαρντ εφάρμοσαν το AtacWorks σε ένα σύνολο δεδομένων βλαστικών κυττάρων που παράγουν ερυθρά και λευκά αιμοσφαίρια, σπάνιους υποτύπους που δεν μπορούν να μελετηθούν με παραδοσιακές μεθόδους. Με δείγμα μόλις 50 κυττάρων, η ομάδα μπόρεσε να χρησιμοποιήσει το AtacWorks για να εντοπίσει διακριτές περιοχές DNA που σχετίζονται με κύτταρα που αναπτύσσονται σε λευκά αιμοσφαίρια και διαχωρίζουν αλληλουχίες που σχετίζονται με ερυθρά αιμοσφαίρια.

“Με πολύ σπάνια είδη κυττάρων, δεν είναι δυνατόν να μελετηθούν οι διαφορές στο DNA τους χρησιμοποιώντας υπάρχουσες μεθόδους”, δήλωσε ο ερευνητής της Nvidia, Avantika Lal, πρώτος συγγραφέας της εργασίας. “Το AtacWorks μπορεί να βοηθήσει όχι μόνο στη μείωση του κόστους συλλογής δεδομένων σχετικά με την προσβασιμότητα της χρωματίνης, αλλά και στο άνοιγμα νέων δυνατοτήτων στην ανακάλυψη και τη διάγνωση φαρμάκων.”

VentureBeat

Η αποστολή της VentureBeat είναι να είναι μια ψηφιακή πλατεία της πόλης για τεχνικούς υπεύθυνους λήψης αποφάσεων για να αποκτήσουν γνώσεις σχετικά με τη μετασχηματιστική τεχνολογία και τις συναλλαγές. Ο ιστότοπός μας παρέχει βασικές πληροφορίες σχετικά με τις τεχνολογίες δεδομένων και τις στρατηγικές για να σας καθοδηγήσει καθώς οδηγείτε τους οργανισμούς σας. Σας προσκαλούμε να γίνετε μέλος της κοινότητάς μας, για πρόσβαση:

  • ενημερωμένες πληροφορίες για θέματα που σας ενδιαφέρουν
  • τα ενημερωτικά δελτία μας
  • Περιεχόμενο περιφραγμένο με κορυφαία σκέψη και μειωμένη πρόσβαση στις πολύτιμες εκδηλώσεις μας, όπως το Completely transform
  • δυνατότητες δικτύωσης και άλλα

Γίνομαι μέλος



[via]