导语:谷歌DeepMind发布AlphaGenome Atlas,将人类基因组全部90亿种单碱基突变完整计算,生成超240万亿个预测数值。研究者无需代码、打开浏览器即可查询,这是继AlphaFold之后AI对生命密码的又一次全局性测绘。

谷歌DeepMind正式发布重磅成果——AlphaGenome Atlas,一个覆盖全基因组的可搜索预测数据库。它完成了生命科学史上一项前所未有的工程:把人类基因组里所有潜在的单碱基突变,整整90亿种,全部算了一遍。这是AlphaFold绘制蛋白质宇宙之后,AI对人类生命密码的又一次全局性测绘。

AlphaGenome Atlas
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人类基因组约有30亿个碱基位点,每个位点3种变异,Atlas一个没漏都算完了。针对每一种突变,它还会给出约27000项预测指标,判断它如何影响基因表达、RNA剪接、染色质开合以及DNA三维空间构象,横跨人类和小鼠的数百种细胞类型。90亿乘以27000,最终得到超240万亿个预测数值,全部打包在一起足足有1PB,体量是AlphaFold数据库的30倍。

最关键的是,这个图谱对研究者近乎零门槛:不用配本地环境,不用写一行代码,打开浏览器输入位点,结果秒出。Demis Hassabis感叹:"AlphaFold绘制了蛋白质宇宙,现在AlphaGenome Atlas开始绘制人类基因组。"

基因组数据
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DNA被称为生命的语言,由A、T、C、G四种碱基书写而成。1953年人类看清DNA双螺旋,2003年人类基因组计划完成花了13年和27亿美元。但读出来完全不等于读懂,30亿个字母里只有2%负责编码蛋白质,剩下98%看似不编码任何东西,却严密控制着每个基因的表达。绝大多数与疾病相关的变异恰恰藏在这98%的非编码区域里。

AlphaGenome Atlas构建了多层次联动解密体系:底层是27000条原始预测;中层将AlphaGenome与AlphaMissense双剑合璧提炼出AVI指标,用同一把尺子衡量编码区和非编码区;顶层从海量预测中提炼出2601个高频DNA模式,在全基因组标注了2530亿个实例。过去需要几个课题组协同数年的工作量,如今被收拢到了几次鼠标点击里。

研究应用
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在实战中,Broad研究所利用AVI排序成功侦破了一例婴儿期就癫痫发作的罕见病悬案,从526个候选变异中锁定致病突变。埃克塞特大学利用Atlas分析5.4万名英国生物样本库参与者数据,多发现了22%的非编码遗传关联。这是人类史上第一次全球任意角落的研究人员打开浏览器就能看到人类基因组及其变异的完整地图。

回顾DeepMind的行进路线:2020年AlphaFold攻克蛋白质折叠,2022年开放2亿个蛋白质结构,2023年AlphaMissense完成7100万个变异致病性打分,2025年AlphaGenome读懂非编码调控区,直到今天Atlas完成穷举测绘。短短五年从解析单个蛋白质跨越到穷尽整个人类基因组的所有变化,从读懂生命到预测生命,生命科学的下一个时代已经开始了。

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