AlphaGenome 2发布:30分钟复现一年半实验,无需重训即可查致病细胞
DNA突变究竟会在哪种细胞里惹出病?现在,AI也能帮我们查了! 现在,Google DeepMind发布了新一代DNA序列预测模型AlphaGenome 2。 它既能预测DNA突变会在哪类细胞中起作用、影响哪些基因,也能帮科学家们追查疾病根源、寻找更精准的药物靶点,为癌症、糖尿病等疾病的针对性治疗提供新方向。 而且,它
DNA突变到底会在哪类细胞里引发疾病?如今,AI也能帮着查了。

Google
DeepMind现已推出新一代DNA序列预测模型AlphaGenome 2。该模型可预测DNA突变会在哪种细胞中起作用、波及哪些基因,也能协助科研人员追溯疾病根源、寻找更精准的药物靶点,为癌症、糖尿病等疾病的针对性治疗打开新方向。

这次它的表现,确实让不少科学家吃了一惊。
举个例子:James Lee团队花了整整一年半做实验,才找到炎症性肠病的相关线索;AlphaGenome 2在计算中复现这一关键发现,只用了半小时。
James Lee在接受Nature采访时不由感叹:
他们30分钟就算出了答案,我们当初做实验却花了足足一年半……

更妙的是,AlphaGenome 2还能即配即用,不必重新训练。
人类细胞图谱联盟联合创始人、剑桥大学医学教授Sarah Teichmann对此也难掩激动:
AlphaGenome 2最让人兴奋的一点,是它能直接适应新的单细胞数据,且无需重新训练;
哪怕细胞样本数量很少,它也能预测DNA变异在新检测到的细胞状态里会怎样发挥作用。

围观的小伙伴们也直呼厉害:
好好好,这正是我盼着AI去改进的事!

甚至有人已经开始设想自己活过100岁的未来,盼着AI真能帮上忙。(doge)


1亿个细胞教出来的AI,终于能把DNA变异查到具体细胞
那么,AlphaGenome 2凭什么能帮科学家追查DNA突变带来的影响?
谷歌CEO劈柴介绍这项成果时,提了一个很有意思的概念:
人体里的细胞,拿的基本是同一份DNA蓝图,可心肌细胞、免疫细胞等不同类型细胞,解读这份蓝图的方式并不相同。

换句话说,同一段DNA,有的细胞会读取其中某些基因,有的细胞则把它们关起来不用。
所以,同一处DNA变异,也可能只在某类特定细胞中产生影响。
这就让科学家们犯了难。
明明已经知道某段DNA与疾病有关,却很难弄清到底是哪种细胞、哪个基因出了问题。

现在,AlphaGenome 2能帮上忙了。
为了让AI读懂不同细胞里的DNA,DeepMind给它安排了一场规模浩大的生物学训练。
这次训练喂进去的数据,覆盖68种组织、超过1.07亿个细胞,人类细胞和小鼠细胞都在其中。

数据管够之后,新模型的表现也没让人失望。
TenK10K测试涵盖28类免疫细胞。在这一测试里,AlphaGenome 2识别关键因果变异的召回率是30%;上一代模型用单细胞数据微调后,这项成绩只有16%,两者差出将近一倍。
再看判断变异究竟让基因活性变强还是变弱的能力,数字从23%升到了43%。

它靠什么做到这一步?

答案落在读DNA的方式上——AlphaGenome 2把这件事改了。
(上一代AlphaGenome一次读入约100万个DNA碱基,会同时预测这些碱基在大量组织和细胞系里的分子活动。一口气包揽多种预测任务,效率确实高,可相近细胞类型之间的细微差别就不太容易分得清。)
如今科学家能精确指定自己要研究的细胞类型或状态,再让模型专门去预测这段DNA在这种条件下会怎样发挥作用。
(打个比方,以前是一次性批改一大堆不同科目的试卷,现在可以点名科目,一科一科细查。)

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不止于此,新模型还学会了预测DNA甲基化;甚至能反过来,根据已经测到的基因活动,去推测还没检测的染色质可及性等分子特征。
研究范围因此可以一步步收窄,最终锁定究竟是哪段DNA、哪个基因,在特定细胞里悄悄出了问题。

理论说到这里,接下来看实战,这部分最有看头。
从大海捞针到精准锁定!AlphaGenome 2半小时复现一年半实验发现
AlphaGenome 2到底怎样帮科学家找疾病线索?
先看开头提到的炎症性肠病。
英国科学家James Lee团队花了整整一年半做实验,才弄清楚一处藏在“基因荒漠”里的DNA变异:它会让肠道免疫细胞中的ETS2基因过度活跃,肠道炎症随之而来。
换成AlphaGenome 2,事情就轻松不少。
谷歌让它一次排查7个可疑的DNA变异,模型很快锁定了关键的那一个,还准确预测出它会影响哪个基因、在哪类免疫细胞中起作用。

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谷歌还把AlphaGenome 2用到了2型糖尿病等复杂疾病的研究上:从海量DNA变异里筛出更可疑的线索,锁定相关细胞和基因,再有针对性地做实验、找潜在药物靶点。
面对癌症、糖尿病这类复杂疾病,科学家手里因此多了一个得力的AI帮手,能更快揪出致病线索、寻找潜在药物靶点,为研发更精准的治疗方法打开新思路。
长期受这些疾病困扰的患者,未来也有望等来更精准、更有针对性的治疗方案。
这才是咱们最想看到的AI造福人类。
One More Thing
好消息:AlphaGenome 2已经向非商业研究开放。
新模型可以通过AlphaGenome API调用。谷歌还提供了交互式Colab教程,照着操作就能拿自己的单细胞实验数据跑上一轮。
谷歌还打算把它放进Agent的工具箱里。AlphaGenome 2 Skills后续会登陆
Google Antigravity,用户可以将这一DNA预测模型接入自己的Agent工作流程。
想试的人可以动手了。
参考链接:
[1]https://deepmind.google/blog/alphagenome-2-deciphering-how-cells-read-dna-to-better-understand-disease/
[2]https://x.com/GoogleDeepMind/status/2120532824465805749
[3]https://x.com/sundarpichai/status/2120553080232329324
[4]https://www.nature.com/articles/d41586-026-03673-0?utm_source