Vytvoření počítačové simulace živého organismu, takzvaného in silico modelu, představuje dlouhodobý cíl výpočetní biologie. Dosavadní pokusy byly limitovány vysokou komplexitou biologických systémů, kterou stávající nástroje nedokázaly dostatečně věrně zrekonstruovat. Společnost GenBio AI nyní oznámila vývoj systému označeného jako AIDO Cell, který je definován jako model světa buněk schopný simulovat stav lidské buňky a její reakce na vnější zásahy.
Technické pozadí modelu
Projekt vznikl za účasti vědců z oborů umělé inteligence a biologie, mezi nimiž je i nositel Nobelovy ceny za chemii David Baker. Systém AIDO Cell integruje data z různých biologických úrovní, od DNA a RNA až po proteiny a celobuněčné chování. Na rozdíl od specializovaných modelů, jako je AlphaFold, které se soustředí na konkrétní úkoly, se tento systém snaží o propojení informací napříč biologickou hierarchií.
Vývoj tohoto modelu probíhá ve třech fázích. První fází je vytvoření základních modelů pro jednotlivé biologické modality. Druhá fáze se zaměřuje na propojení těchto modelů napříč různými měřítky. Třetí fáze spočívá v synchronizaci a optimalizaci celé sítě tak, aby fungovala jako koherentní systém. Významným prvkem je schopnost zpětné vazby, kdy informace z vyšších biologických úrovní ovlivňují ty nižší. Tento mechanismus má rovněž předcházet kumulaci chyb, které mohou vznikat při přenosu dat mezi různými úrovněmi simulace.
Současné možnosti a využití
V aktuální fázi vývoje je systém AIDO Cell schopen simulovat vybrané buněčné linie, konkrétně K562 a HepG2, které se běžně využívají v biomedicínském výzkumu. V rámci demonstračních testů model reprodukoval mechanismy účinku léčiva imatinib na leukemické buňky.
Hlavním zamýšleným využitím je simulované testování léčiv. Systém má umožnit výzkumníkům analyzovat účinky látek ještě před zahájením fyzických experimentů. Cílem je včasná identifikace méně nadějných kandidátů na léčiva, což by mohlo přispět k efektivnějšímu vývoji terapeutických postupů. Vývojáři plánují zpřístupnit systém prostřednictvím programu pro akademické a komerční spolupracovníky a v průběhu následujícího roku uvolnit pokročilejší verze softwaru.
Kromě farmaceutického vývoje je model koncipován jako nástroj pro základní biologický výzkum. Možnost simulovat zásahy do genů či drah a sledovat následné dopady na různých úrovních má výzkumníkům pomoci při generování hypotéz a identifikaci biologických vztahů, jejichž ověřování v laboratorních podmínkách je časově náročné.