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谷歌DeepMind發佈AlphaGenome Atlas:預計算90億個人類DNA變異的分子效應與AVI評分

文章摘要

谷歌DeepMind推出AlphaGenome Atlas,預計算人類基因組約90億個單核苷酸變異的分子效應,並以AVI評分、特徵歸因和DNA基序目錄的形式供學術研究使用。早期合作項目已在罕見病和羣體遺傳學中獲得新發現。

來源MarkTechPost作者: Asif Razzaq
谷歌DeepMind發佈AlphaGenome Atlas:預計算90億個人類DNA變異的分子效應與AVI評分
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谷歌DeepMind正式發佈AlphaGenome Atlas,這是一個覆蓋人類基因組中幾乎所有單核苷酸變異(約90億個單字母替換)的分子效應預計算目錄。伴隨目錄一同推出的還有AlphaGenome變異影響(AVI)評分——用一個數值對變異影響進行排序,以及每個變異的特徵歸因和全基因組DNA基序集合。該資源通過免費學術門户、AlphaGenome API以及Google Antigravity中的技能(skill)提供。

就可用性而言,目前屬於“部分可部署”。Atlas門户和API已面向非商業研究開放查詢;Google Cloud上的商業訪問顯示為即將推出。底層AlphaGenome模型已在GitHub面向學術界開放,並在Google Cloud Model Garden提供商業使用。

AlphaGenome模型於2025年6月發佈,用於預測DNA變異如何改變基因表達、RNA剪接等分子過程。此前該模型一次只能處理一個變異或一個區域;Atlas改變了這種工作模式。DeepMind團隊將AlphaGenome應用於全部約90億個單核苷酸變異並存儲輸出,形成了一個1拍字節(PB)的數據集,規模是AlphaFold Database(2億多個蛋白質結構預測)的30倍以上。

在實驗室中測試90億個突變不現實,而針對海量候選變異逐一調用大規模模型既慢又昂貴。Atlas通過查表方式附帶解釋結果,同時解決了這兩個瓶頸。

Atlas包含四類相互關聯的資源。第一類是分子效應預測:每個變異包含數千項預測,覆蓋人類和小鼠多種細胞類型與組織中的基因調控。第二類是AVI評分:它將AlphaGenome的調控預測與DeepMind的蛋白質變異模型AlphaMissense結合,因此適用於佔基因組約2%的編碼區以及其餘98%的非編碼區。第三類是AVI特徵歸因:每個評分被分解為染色質可及性、剪接、保守性等可解釋類別的加性貢獻,研究者可以據此判斷某個變異主要破壞哪種過程。第四類是DNA序列基序目錄:收錄2500多個重複出現的短序列及其基因組位置,其中包括轉錄因子結合位點。

DeepMind團隊報告稱,AVI評分在多項變異致病性和罕見病基準測試中達到最佳性能,具體基準細節見於技術報告。谷歌DeepMind還提供了一個交互式解釋器:用户點擊或替換一個DNA字母,即可查看Atlas返回的預測示例。

三項外部合作結果成為發佈公告的重要佐證。在罕見病方面,Broad研究所的Laura Covill和Anne O'Donnell-Luria與GREGoR聯盟合作,利用AVI評分重新審視先前分析遺漏的變異,發現DNM1基因中一個與癲癇性腦病密切相關的變異。AlphaGenome預測顯示,該變異製造了一個錯誤的剪接位點,導致蛋白質異常延長;實驗篩查驗證了這一預測,並發現附近存在類似效應的變異。

在羣體遺傳學方面,埃克塞特大學醫學研究理事會研究員Gareth Hawkes將Atlas應用於5.4萬餘名英國生物銀行參與者的全基因組數據。按預測分子效應分組罕見變異後,他發現非編碼關聯比原本可檢測到的多22%,並定位了驅動PLA2G7、EGLN1等循環蛋白水平的調控變異。若只篩選Atlas評分最高的1%非編碼變異,他還識別出19個與身體質量指數相關的基因組區域。

在調控語法方面,Stowers醫學研究所的Julia Zeitlinger和Melanie Weilert利用基序資源區分了兩類轉錄因子:一類只改變DNA可及性,另一類還能開啓或關閉基因。

AlphaGenome Atlas當前通過門户和API向學術界免費開放,Google Cloud商業訪問即將推出。資源不用於臨牀診斷。

展開要點與分析

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工程師進階

要點

  • Atlas以拍字節級預計算數據集覆蓋約90億個單核苷酸變異,規模超過AlphaFold數據庫30倍。
  • AVI評分整合AlphaGenome和AlphaMissense,為編碼與非編碼變異提供可解釋的統一影響數值。
  • 外部團隊利用Atlas發現了經實驗驗證的DNM1剪接變異、22%額外的非編碼關聯,以及19個與BMI相關的基因組區域。
  • 目前面向學術用途免費開放門户和API,Google Cloud商業訪問即將推出,資源不用於臨牀。

要點與分析由自動化流程生成,可能有誤,請結合原始來源核實。