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

Autonomiczne samochody na drogach to już kwestia kilku lat. Zrewolucjonizują transport i działanie wielu branż

Autonomizacja transportu to jeden z kluczowych megatrendów, które w ostatnich latach kształtują ten sektor. W sprzedaży są dostępne na razie auta o drugim poziomie autonomii, wyposażone w zaawansowane systemy wspomagania kierowcy, ale prace nad pojazdami w pełni autonomicznymi szybko postępują, a duże środki w ich rozwój inwestują najwięksi gracze: zarówno firmy motoryzacyjne, jak i producenci oprogramowania. Eksperci oceniają, że pojawienie się pojazdów autonomicznych na drogach jest już kwestią kilku lat, a rozwój tej technologii zrewolucjonizuje wiele branż i może stanowić panaceum na bolączki branży transportowej i wyzwania związane ze współczesną mobilnością.

Transport

Ostatnie cztery lata mocno wpłynęły na spółki paliwowe. Branża szuka alternatyw dla paliw kopalnych

Światowy rynek paliw w ostatnich trzech latach znalazł się pod ogromną presją nieprzewidywalnych czynników, przede wszystkim pandemii i wojny w Ukrainie, której destabilizujący wpływ na ceny i łańcuchy dostaw wciąż jest odczuwalny. Ważnym czynnikiem oddziałującym na rynek paliw jest też polityka klimatyczna UE, nastawiona na zieloną transformację i odwrót od paliw kopalnych. To powoduje, że spółki paliwowe już zaczęły szukać alternatywnych gałęzi działalności. – W ciągu najbliższych 25 lat na stacjach paliw nadal będzie można znaleźć benzynę i olej napędowy, choć będą tam dostępne również ładowarki do pojazdów elektrycznych i opcje zasilania pojazdów wodorowych. Natomiast odchodzenie spółek paliwowych od paliw kopalnych rozpocznie się w dłuższej perspektywie, być może po 2050 roku – ocenia Péter Ratatics, wiceprezes MOL Group.

Firma

Polski rynek IT cierpi na niedobór specjalistów od cyberbezpieczeństwa. Podnoszenie kompetencji cyfrowych kobiet mogłoby częściowo zaradzić tym brakom

Branża IT, która cierpi na niedobór pracowników, wciąż ma słabą reprezentację kobiet. 40 proc. respondentek podkreśla, że ich firmy w ogóle nie zatrudniają kobiet w działach IT, a tylko 15,5 proc. wskazuje, że kobiety zajmują w nich stanowiska kierownicze lub zarządzające – wynika z badania „Wyzwania kobiet w zakresie cyfryzacji i bezpieczeństwa cyfrowego”. Czynnikiem, który mógłby zwiększyć udział kobiet na tym rynku jest podnoszenie ich kompetencji cyfrowych i szkolenia umożliwiające przebranżowienie. Bez tego trudno będzie spełnić cel z rządowego programu, by do końca dekady co trzeci pracownik na rynku ICT był kobietą. Szczególnie ważnym obszarem takich działań powinno być cyberbezpieczeństwo.

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.