DNA’nın sırlarını yapay zeka çözüyor! Yeni bir dönem başlıyor

Dresden Teknoloji Üniversitesi’nden bilim insanları, insan genomunun karmaşık yapısını çözmek için yeni bir yapay zeka modeli olan GROVER’ı geliştirdi. DNA’yı bir metin gibi ele alan GROVER, genetik kodun derinliklerindeki anlamları ortaya çıkarma potansiyeline sahip. Bu gelişme, kişiselleştirilmiş tıp alanında çığır açıcı bir adım olabilir. DNA’nın bilinmeyen dilini metne döken bu adımla aynı zamanda yaşamın şifresi de çözülebilir.

Uzun yıllar boyunca bilim insanları, DNA’da saklı olan bilginin sadece küçük bir kısmını çözebilmişti. Genler olarak bilinen protein kodlayan bölgeler, DNA’nın sadece yüzde 1-2’sini oluşturuyor. Kalan kısım ise büyük ölçüde bir sır olarak kalmaya devam ediyordu. Almanya’daki Dresden Teknoloji Üniversitesi Biyoteknoloji Merkezi’nden (BIOTEC) araştırmacılar, insan DNA’sının gizemli dünyasını aydınlatacak yeni bir yapay zeka modeli geliştirdi. GROVER adı verilen bu model, bu bilinmeyen bölgeleri anlamamıza yardımcı olacak bir araç olarak öne çıkıyor.

DNA’NIN KARMAŞIK DİLİ

BIOTEC araştırma grubu lideri Dr. Anna Poetsch DNA’nın protein kodlamanın ötesinde birçok işlevi olduğuna dikkat çekti. Dr. Poetsch “Bazı diziler genleri düzenler, bazıları yapısal amaçlara hizmet eder ve çoğu diziler birden fazla işleve sahiptir. Şu anda DNA’nın çoğu anlamını anlamış değiliz. DNA’nın kodlamayan bölgelerini anlamak söz konusu olduğunda, sadece yüzeyi çizmiş gibiyiz. Burada yapay zeka ve büyük dil modelleri yardımcı olabilir” diye konuştu.

DNA’NIN KURALLARINI ÖĞRENDİ 

GROVER’in, DNA’nın kurallarını dilbilgisi, sözdizimi ve anlambilim olarak öğrendiğine dikkat çeken araştırmacılar DNA için bu, dizileri yöneten kuralları, nükleotidlerin ve dizilerin sırasını ve dizilerin anlamını öğrenmek anlamına geldiğinin altını çiziyor. Projenin arkasındaki araştırmacı Dr. Melissa Sanabria, “GROVER, insan dillerini öğrenen GPT modelleri gibi, DNA ‘konuşmayı’ temel olarak öğrenmiştir” dedi. 

GROVER’ın sadece DNA dizilerini doğru bir şekilde tahmin etmekle kalmayıp, aynı zamanda biyolojik anlam taşıyan bağlamsal bilgileri de çıkarabildiğini gösteren ekip, bu modelin gen promoterlarını veya DNA üzerindeki protein bağlanma bölgelerini tespit edebileceğini belirtiyor.GROVER ayrıca, DNA’nın üzerine eklenen ve “epigenetik” olarak adlandırılan düzenleyici süreçleri de öğreniyor. 

Dr. Sanabria, “GROVER’ı sadece DNA dizisiyle eğiterek, işlev hakkında biyolojik bilgi çıkarabileceğimizi görmek bizi büyülüyor. Bu, işlevin, bazı epigenetik bilgileri de içeren, dizide kodlandığını gösteriyor” şeklinde konuştu. 

DNA SÖZLÜĞÜ OLUŞTURDULAR 

GROVER’ı eğitmek için ekip önce bir DNA sözlüğü oluşturmak zorunda kaldı. Sıkıştırma algoritmalarından bir hile kullandılar. “Bu adım çok önemlidir ve DNA dil modelimizi önceki denemelerden ayırır” diyen Dr. Poetsch şöyle devam etti: 

“DNA, dil gibidir. Dört harfi vardır ve bu harfler diziler oluşturur, bu diziler ise anlam taşır. Ancak, bir dilin aksine, DNA’nın tanımlanmış kelimeleri yoktur. DNA, dört harften (A, T, G ve C) ve genlerden oluşur, ancak genleri veya diğer anlamlı dizileri oluşturmak için farklı uzunluklarda önceden tanımlanmış diziler yoktur.” 

“DNA’YI KELİMELERE BÖLDÜK”

Dr. Sanabria ise yapılan işlemi şöyle açıkladı: 

“Tüm genomu analiz ettik ve en sık görülen harf kombinasyonlarını aradık. İki harf ile başladık ve DNA üzerinde defalarca geçerek en yaygın çok harfli kombinasyonları oluşturduk. Bu şekilde, yaklaşık 600 döngüde, DNA’yı GROVER’ın en iyi performansı sergilemesi için ‘kelimelere’ böldük.” 

GROVER, genetik kodun farklı katmanlarını açığa çıkarmayı vaat ediyor. DNA, bizi insan yapan, hastalıklara yatkınlıklarımızı ve tedavilere verdiğimiz yanıtları içeren anahtar bilgileri barındırır. Dr. Poetsch, DNA’nın kurallarını bir dil modeli aracılığıyla anlamanın, DNA’da gizlenmiş biyolojik anlamın derinliklerinin ortaya çıkarılmasına yardımcı olacağını ve genomik ile kişiselleştirilmiş tıbbı ileriye taşıyacağını ifade etti.