Dijital hücre ikizleriyle kanserle mücadele

Stanford Üniversitesi, Genentech ve Chan-Zuckerberg Girişimi işbirliğiyle yürütülen bir projede, yapay zeka destekli Sanal Hücre (Artificial Intelligence Virtual Cell – AIVC) geliştirilerek dünyanın ilk sanal insan hücresinin yaratılması hedefleniyor. 

Bu girişim, hücrelerin karmaşık işlevlerini anlamayı, biyolojik süreçleri modellemeyi ve kanser gibi karmaşık hastalıkların moleküler mekanizmalarını çözerek tıbbi araştırmaları ve kişiselleştirilmiş tıp uygulamalarını ileri taşımayı amaçlıyor.

Hücreler, yaşamın temel yapı taşı olarak sağlık ve hastalık süreçlerinin anlaşılmasında öne çıkıyor ancak hücrelerin moleküler düzeydeki karmaşık işleyişini ve davranışlarını anlamak, mevcut modelleme yöntemleriyle sınırlı kalıyor. Hücresel süreçleri incelemek için kullanılan geleneksel yöntemler, genellikle belirli bir biyolojik sistemin sınırlı bir yönüne odaklanıyor ve hücrelerin çok ölçekli yapısını yeterince kapsayamıyor.

Son dönemde yapay zeka (AI) ve omiks (biyolojik verilerin geniş kapsamlı analizi) alanındaki gelişmeler, bu sınırlamaların aşılması için yeni fırsatlar sunuyor. Yapılan çalışmalar, AIVC adı verilen çok ölçekli bir sinir ağı modelinin, hücrelerin davranışlarını ve işlevlerini çok daha doğru bir şekilde simüle edebileceğini gösteriyor. Bu model, genetik mutasyonların, çevresel değişimlerin ve hastalıkların hücresel süreçler üzerindeki etkilerini analiz ederek bilim insanlarının daha etkili çözümler geliştirmesine yardımcı oluyor.

AIVC’nin görevi ve işlevleri 

AIVC, hücrelerin moleküler ve biyokimyasal süreçlerini öğrenmek için büyük veri setlerinden faydalanıyor. Bu model sayesinde, araştırmacılar laboratuvar ortamında deney yapmadan önce farklı senaryoları sanal olarak test edebiliyor. 

Örneğin, bir genetik mutasyonun hücre üzerindeki etkisi ya da bir ilaç molekülünün belirli bir hücresel süreç üzerindeki rolü önceden simüle edilebiliyor. Bu yöntem, deney süreçlerini hızlandırırken maliyetleri de önemli ölçüde düşürüyor.

AIVC, biyolojik süreçlerin farklı ölçeklerde anlaşılmasını sağlıyor. Hücre içindeki gen düzenlemesi, protein etkileşimleri ve metabolik yollar gibi süreçlerden başlayarak, doku ve organizma düzeyindeki etkilerle bağlantılı bir analiz sunuyor. Bu çok ölçekli yaklaşım, kanser araştırmaları, genetik hastalıkların tedavisi ve kişiselleştirilmiş tıp gibi alanlarda yenilikçi çözümler sunmayı mümkün kılıyor.

Araştırmacılar, AIVC’nin sadece mevcut biyolojik bilgiyi işlemekle kalmayıp, yeni biyolojik ilkelerin keşfedilmesine de yardımcı olabileceğini belirtiyor. Özellikle kanser gibi karmaşık hastalıkların mekanizmalarının anlaşılması ve tedavi yöntemlerinin geliştirilmesi için bu model büyük bir potansiyele sahip olduğu belirtiliyor.

Etik bir işbirliği ile inovasyon

Bu teknolojinin geliştirilmesi, disiplinler arası işbirliğini de beraberinde getiriyor. Araştırmacılar, biyoteknoloji şirketleri ve yapay zeka uzmanlarının ortak çalışmalarıyla AIVC modellerinin daha geniş bir kullanım alanına yayılmasını hedefliyor.

Ayrıca, bu modellerin geliştirilmesi sırasında etik ve şeffaflık ilkelerine uyulduğu vurgulanıyor. Yani, modellerin oluşturulmasında kullanılan verilerin doğru, izinli ve çeşitli olduğu, kimseye zarar vermeyecek şekilde düzenlendiği belirtiliyor. Bu da modellerin daha geniş bir biyolojik kapsamda kullanılabilirliğini artırıyor ve bilimsel araştırmalarda güvenilir bir temel sunuyor.

Yapay Zeka Sanal Hücre, biyolojik süreçlerin daha önce görülmemiş bir doğruluk ve hızla anlaşılmasını sağlayabilir. Bu gelişme ile bilim insanlarına yalnızca daha iyi deney tasarımı ve analizler sunmakla kalmayıp, biyomedikal araştırmaların geleceğini yeniden şekillendirme fırsatı da sunuyor.

Kaynak: Cell