A mikroproteinek jelentősége és rejtőzködése
A mikroproteinek az úgynevezett sötét genom régióiban találhatók, évtizedekig rejtve maradva a tudomány elől. Ezek a molekulák jellemzően kevesebb mint 150 aminosavat tartalmaznak, szemben a hagyományos fehérjék több száz, sőt, akár több ezer aminosavas felépítésével. Ez a kis méret komoly kihívást jelent a kimutatásukban, mivel a jelenlegi kísérleti eljárások rendkívül időigényesek és drágák. A kutatók ezért inkább DNS-szekvenciák elemzésével próbálják megtalálni azokat a kódoló szakaszokat – az úgynevezett kis nyitott leolvasási kereteket (smORF-okat) –, amelyekből mikroprotein keletkezhet.
Fontos hangsúlyozni, hogy bár már több ezer ilyen smORF ismert, biológiai szerepük, vagyis hogy melyik funkcionális mikroproteint hozzák létre, eddig szinte feltérképezhetetlen volt.
ShortStop: MI-alapú eszköz a mikroproteinek azonosítására
Megoldást jelenthet azonban a ShortStop nevű mesterséges intelligencia (MI) alapú eszköz, amelyet a Salk Intézet kutatói fejlesztettek ki. A ShortStop képes hatalmas genomadatbázisokat átvizsgálni, és gyorsan kiválasztani azokat a DNS-szakaszokat, amelyek valószínűleg mikroproteint kódolnak. A ShortStop kiemelkedő tulajdonsága, hogy nemcsak azonosítja a lehetséges mikroproteineket, hanem rangsorolja is azokat, megkülönböztetve a várhatóan biológiailag relevánsakat a kevésbé fontosaktól. A rendszer két csoportra osztja az adatokat: ehhez gépi tanulás révén, véletlenszerűen generált smORF-okkal való összehasonlítást használ negatív kontrollként. Így a kutatók gyorsan ki tudják szűrni a valóban vizsgálatra érdemes szakaszokat, jelentősen csökkentve a szükségtelen kísérletek számát.
A ShortStop első tesztjei során 8 százalékos találati arányt ért el: ennyi smORF bizonyult feltehetően funkcionális mikroproteinnek, közülük egyet laboratóriumi körülmények között is sikerült igazolni. Ez azt jelentheti, hogy a módszerrel hosszabb távon új gyógyszerfejlesztési célpontok kerülhetnek előtérbe.
Tüdőrák (Lung Cancer) és további lehetőségek
A ShortStop már most is kimutatott egy olyan mikroproteint, amely emberi tüdődaganatokban jelentősen nagyobb mennyiségben található meg, mint az egészséges szövetekben. Ez a mikroprotein így új biomarker, sőt akár terápiás célpont is lehet a tüdőrák esetében. Egyúttal demonstrálja a ShortStop és a mesterséges intelligencia erejét: a már meglévő adathalmazok újraelemzésével korábban rejtve maradt mikroproteinek fedezhetők fel, amelyek a jövőben számos betegség – az Alzheimer-kórtól az elhízásig – megértésében és kezelésében játszhatnak meghatározó szerepet.
Mindezek fényében egyértelmű, hogy az MI-alapú eszközök, mint a ShortStop, forradalmasíthatják a genomkutatást, szélesebb körű betekintést nyújtva az emberi szervezet rejtett folyamataiba, és új utakat nyitva a betegségek korai diagnózisa és célzott gyógyítása felé.
