Newsy

Uczenie maszynowe pozwoli analizować DNA nawet 30 razy szybciej. Możliwe będzie badanie rzadkich komórek, np. rakowych, dotychczas niemożliwych do przebadania [DEPESZA]

2021-03-11  |  06:00
Wszystkie newsy

Naukowcy z Nvidii oraz Wydziału Komórek Macierzystych i Biologii Regeneracyjnej Uniwersytetu Harvarda opracowali AtacWorks, narzędzie służące do odszumiania danych uzyskanych z sekwencjonowania DNA. Opiera się ono na współdziałaniu uczenia maszynowego i pracy procesorów graficznych GPU. Dzięki niemu analiza próbek może się odbywać nawet trzydziestokrotnie szybciej niż z użyciem tradycyjnych metod. Odkrycie może oznaczać przełom we wczesnym wykrywaniu raka i chorób genetycznych.

– Za pomocą AtacWorks jesteśmy w stanie przeprowadzić na pojedynczych komórkach eksperymenty, które zazwyczaj wymagałyby 10 razy większej liczby komórek – wskazuje Jason Buenrostro, adiunkt na Uniwersytecie Harvarda, twórca metody ATAC-seq i współautor artykułu w prestiżowym piśmie „Nature”.

Rozwiązanie opisane przez inżynierów Nvidii i naukowców Uniwersytetu Harvarda w „Nature” opiera się na technice ATAC-seq, służącej analizie DNA opartej na badaniu chromatyny w pojedynczych komórkach. Dzięki niej możliwe jest znajdowanie otwartych obszarów w genomie zdrowych i chorych komórek, co może stanowić punkt wyjścia np. w opracowywaniu nowych leków. Standardowo zastosowanie procedury ATAC-seq wymaga dostarczenia dziesiątek tysięcy komórek do przygotowania preparatu, z którego można wyizolować niezaszumiony sygnał. Jest to kłopotliwe w momencie, gdy badaniu trzeba poddać komórki rzadkie, takie jak komórki macierzyste.

Narzędzie AtacWorks pozwala na wykorzystanie w takim samym badaniu zaledwie kilkudziesięciu komórek.

– Odszumienie niskiej jakości danych z sekwencjonowania za pomocą głębokiego uczenia maszynowego wspieranego przez procesory graficzne GPU może mieć ogromny wpływ na naszą zdolność do badania zmian epigenetycznych związanych z rozwojem i chorobami komórek rzadkich – wskazuje Jason Buenrostro.

AtacWorks jest konwolucyjną siecią neuronową przeszkoloną na parach zestawów danych Atac-seq, z których jedne były dobrej jakości, a drugie zaszumione. Wykorzystanie do jej pracy procesorów graficznych NVIDIA Tensor Core umożliwiło przeprowadzenie w zaledwie pół godziny analizy, która normalnie zajęłaby 15 godzin. Co więcej, dostarczone do analizy dane zawierały pięćdziesięciokrotnie mniej odczytów.

– W przypadku bardzo rzadkich typów komórek nie jest możliwe badanie różnic w ich DNA przy użyciu istniejących metod – podkreśla Avantika Lal, badaczka z firmy NVIDIA, główna autorka artykułu w „Nature”. – AtacWorks może nie tylko pomóc obniżyć koszty gromadzenia danych o dostępności chromatyny, lecz także otworzyć nowe możliwości w odkrywaniu nowych leków i diagnostyce.

Dzięki temu rozwiązaniu będzie można identyfikować określone mutacje lub biomarkery, które zwiększają podatność ludzi na choroby, takie jak m.in. choroba Alzheimera, choroby serca czy nowotwory. Może też znacznie ułatwić opracowywanie nowych leków. Naukowcy zastosowali AtacWorks do analizy komórek macierzystych, wytwarzając rzadkie podtypy czerwonych i białych krwinek. Przy tradycyjnych metodach badań ich analiza byłaby niemożliwa.

Z raportu InsightAce Analytic wynika, że światowy rynek sztucznej inteligencji w genomice był w 2019 roku wyceniany na 142,5 mln dol. Do 2028 roku tempo wzrostu utrzyma się na średniorocznym poziomie równym 39 proc. aż do osiągnięcia wyceny na poziomie 2,76 mld dol. 

Czytaj także

Kalendarium

Więcej ważnych informacji

Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Venture Cafe Warsaw

Transport

Popyt na używane samochody przyspiesza. Na rynku dwukrotnie wzrosła liczba ofert elektryków

Zainteresowanie używanymi samochodami jest coraz większe, przez co na początku tego roku – po raz pierwszy od dłuższego czasu – zmniejszyła się liczba oferowanych na sprzedaż aut z drugiej ręki. Wyższa była za to ich cena – średnio o 1 tys. zł w porównaniu do grudnia ub.r. Pierwsza trójka najpopularniejszych modeli, podobnie jak typy napędów, pozostała niezmienna: prym wiodą diesle i silniki benzynowe. Sukcesywnie rośnie natomiast popularność aut hybrydowych i takich często poszukują kierowcy. Z kolei segment elektryków, choć pozostaje stosunkowo niewielki, odnotował w ubiegłym roku ponaddwukrotny wzrost liczby ofert.

Farmacja

Bezpieczeństwo w polskich szpitalach pozostawia wiele do życzenia. Dotyczy to zarówno pacjentów, jak i personelu medycznego

W Polsce nie ma pełnych danych dotyczących liczby błędów medycznych i zdarzeń niepożądanych w szpitalach i placówkach ochrony zdrowia. Wynika to m.in. z faktu, że ponad 70 proc. z nich nie prowadzi elektronicznego rejestru takich zdarzeń. W wielu placówkach brakuje także bezpiecznego sprzętu i procedur dotyczących np. przygotowywania leków cytotoksycznych przez personel medyczny. Dlatego Koalicja na rzecz Bezpieczeństwa Szpitali podkreśla konieczność wdrożenia kryteriów niezbędnych dla poprawy bezpieczeństwa w placówkach medycznych, które powinny zostać uwzględnione we wskaźnikach jakości w opiece zdrowotnej.

Media i PR

Osteoporoza to problem ponad 2 mln Polaków, głównie kobiet. Może prowadzić do ciężkiego kalectwa i śmierci, ale w Polsce wciąż jest mocno lekceważona

Osteoporoza to mocno lekceważony problem: szacuje się, że w Polsce choruje na nią ok. 2,1 mln osób po 50. roku życia, z czego 1,7 mln to kobiety, jednak tylko 5 proc. z nich jest objętych leczeniem. Wykrywanie tej choroby na odpowiednio wczesnym etapie wciąż stanowi problem, mimo że każdego roku w Polsce dochodzi do ok. 120 tys. złamań, których przyczyną jest właśnie osteoporoza. Aby zmienić te statystyki, potrzebna jest edukacja społeczeństwa. Dlatego właśnie powstała Koalicja „Zmierz się z osteoporozą”, której główny cel to prowadzenie działań edukacyjnych i promowanie profilaktyki wśród osób, u których występuje ryzyko osteoporozy.

Szkolenia

Akademia Newserii

Akademia Newserii to projekt, w ramach którego najlepsi polscy dziennikarze biznesowi, giełdowi oraz lifestylowi, a  także szkoleniowcy z wieloletnim doświadczeniem dzielą się swoją wiedzą nt. pracy z mediami.