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मशीन लर्निंग ग्राफ़िक.
एल वेब द्वारा

मशीन लर्निंग ने नए यूएनएम के नेतृत्व वाले अध्ययन में पहले से अज्ञात जीन की खोज की

न्यू मैक्सिको विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा किए गए एक अभूतपूर्व अध्ययन में, वैज्ञानिकों ने ऑटोफैगी से जुड़े पूर्व अज्ञात जीनों के एक सेट की पहचान करने के लिए मशीन लर्निंग की शक्ति का उपयोग किया है, जो सेलुलर स्वास्थ्य को रीसाइक्लिंग और बनाए रखने में शामिल एक महत्वपूर्ण सेलुलर प्रक्रिया है।

अत्याधुनिक मशीन लर्निंग मॉडल का लाभ उठाते हुए, अध्ययन ने ऑटोफैगी मशीनरी में संभावित योगदानकर्ताओं के रूप में 193 जीनों की पहचान की। यूएनएम न्यूरोसाइंटिस्ट एलेन बियरर, एमडी, पीएचडी ने कहा, ये पहले से नजरअंदाज किए गए "डार्क जीन" ऑटोफैगी के रहस्यों और सेलुलर कामकाज और अल्जाइमर जैसी जटिल बीमारियों में इसकी भूमिका को उजागर करने के लिए आशाजनक रास्ते का प्रतिनिधित्व करते हैं।

बियरर ने कहा, "यह निष्पक्ष, डेटा-संचालित विज्ञान का दूसरा रूप है।" "मशीन लर्निंग हमें अनुमान लगाने से बचने और गैर-परिकल्पना-संचालित तरीके से खोज विज्ञान करने की अनुमति दे रही है।"

अध्ययन, जिसका शीर्षक है "ऑटोफैगी डार्क जीन: क्या हम मशीन लर्निंग के साथ उन्हें ढूंढ सकते हैं?" हाल ही में जर्नल में प्रकाशित हुआ था प्राकृतिक विज्ञान, और विभिन्न जैविक विशेषताओं और डेटासेट को जोड़कर और डेटा को एक कृत्रिम बुद्धिमत्ता एल्गोरिदम में प्लग करके एक ऑटोफैगी-संबंधित जीन सेट की पहचान करना है।

"विचार यह था, 'क्या हम कृत्रिम बुद्धिमत्ता जांच से इन अंधेरे, छिपे, गुप्त जीनों को ढूंढ सकते हैं?" बियरर ने कहा।

इसका उत्तर हां है, मशीन लर्निंग जटिल प्रक्रियाओं का अधिक संपूर्ण एनोटेशन प्राप्त करने के लिए जीनोमिक्स अनुसंधान का मार्गदर्शन कर सकता है।

लेकिन मशीन लर्निंग कार्य का अंत नहीं है, बियरर जोर देते हैं। एक बार जब कृत्रिम बुद्धिमत्ता ने किसी चीज़ की पहचान कर ली, तो प्रक्रिया और परिणाम दोनों को मान्य करना वैज्ञानिकों पर निर्भर है।

इसे पूरा करने के लिए, UNM की एक शोध टीम ने मेटापाथ/XGBoost (MPxgb) मशीन लर्निंग मॉडल को नियोजित किया, जिसे 17 विभिन्न स्रोतों से डेटा का उपयोग करके प्रशिक्षित किया गया था। कृत्रिम बुद्धिमत्ता अनुसंधान जांच 2019 में शुरू हुई, जिसका नेतृत्व ट्यूडर ओप्रिया, एमडी, पीएचडी, यूएनएम के सेंटर फॉर मॉलिक्यूलर डिस्कवरी एंड ड्रग डिस्कवरी कोर के स्क्रीनिंग इंफॉर्मेटिक्स के पूर्व निदेशक और यूएनएम कॉम्प्रिहेंसिव कैंसर सेंटर के सदस्य ने किया।

रसायन विज्ञान और रासायनिक जीव विज्ञान में यूएनएम स्नातक छात्र मोहसिन रंजबार, फार्मडी ने ओपरा का शोध लिया और ऑटोफैगी डेटाबेस और पबमेड जैसे शोध प्रकाशन डेटाबेस के माध्यम से एक सत्यापन खोज की, यह देखने के लिए कि क्या मॉडल ने पहले से ही भेद करने में उच्च सटीकता का प्रदर्शन किया है- ज्ञात ऑटोफैगी-संबंधित जीन।

हम मशीन लर्निंग का उपयोग पहले से अधिक कर सकते हैं। कभी-कभी हमारे पास किसी चीज़ पर सीमित ज्ञान होता है, लेकिन हम चीजों पर प्रकाश डालने और हमें आगे बढ़ने के लिए दिशा-निर्देश देने के लिए मशीन लर्निंग का उपयोग कर सकते हैं।
- मोहसिन रंजबार, स्नातक छात्र, फार्मडी

खोज के माध्यम से, रंजबार के निष्कर्षों से पता चला कि जबकि 23% शीर्ष अनुमानित जीन पहले से ही ऑटोफैगी डेटाबेस में एनोटेट किए गए थे, 77% (193 जीन) चौंका देने वाली नई खोजें थीं, जो सेलुलर प्रक्रियाओं में ऑटोफैगी विनियमन को समझने के लिए एक अप्रयुक्त क्षमता का प्रतिनिधित्व करती हैं।

रंजबार ने कहा, "यह दिलचस्प है और यह आश्चर्यजनक था।" “हमें यह शोध शुरू किए अभी कुछ ही समय हुआ है, और यह देखना कि इनमें से कुछ विशिष्ट एआई-खोजे गए जीनों का उल्लेख पहले से ही विभिन्न हालिया प्रकाशनों में नए खोजे गए ऑटोफैगी जीन के रूप में किया गया है, यह इन जीनों को खोजने के लिए हमारी मशीनरी की मान्यता को दर्शाता है। ।”

बियरर ने कहा कि इन ऑटोफैगी डार्क जीन को उजागर करके, शोधकर्ता ऑटोफैगी डिसरेग्यूलेशन और बीमारियों के विकास के बीच संबंधों में गहराई से उतर सकते हैं, अंततः बीमारी के लिए नई चिकित्सीय रणनीतियों के विकास का मार्गदर्शन कर सकते हैं।

अभूतपूर्व अध्ययन जीनोमिक अनुसंधान में मशीन लर्निंग और कृत्रिम बुद्धिमत्ता की बहुमुखी प्रतिभा को भी प्रदर्शित करता है, जो ज्ञान को ऑटोफैगी से परे जीव विज्ञान के अन्य क्षेत्रों में विस्तारित करता है।

बियरर ने कहा, "हम एंडोसोमल ट्रैफिकिंग जैसी चीजों में शामिल सभी जीनों को नहीं जानते हैं, जो अल्जाइमर रोग सहित कई बीमारियों में वास्तव में महत्वपूर्ण है।" "तो, हम अपने मशीन लर्निंग मॉडल का उपयोग जीनोम में अन्य जीनों की जांच और पहचान करने के लिए कर सकते हैं जिनकी कार्यात्मक भूमिका के लिए अभी तक वेट-बेंच परीक्षण नहीं हुआ है।"

यह अध्ययन NIH U24CA224370, U24TR002278, UL1TR001449, P20GM121176, P20AG068077, R01 MD014153 और हार्वे फ़ैमिली एंडोमेंट सहित कई अनुदानों के समर्थन से संभव हुआ।

न्यू मैक्सिको अल्जाइमर रोग अनुसंधान केंद्र, यूएनएम ऑटोफैगी, सूजन और चयापचय केंद्र, और यूएनएम क्लिनिकल एंड ट्रांसलेशनल साइंस सेंटर से अतिरिक्त सहायता प्रदान की गई थी।

बियरर ने कहा कि शैक्षणिक और अनुसंधान विभाग की सीमाओं को पार किए बिना अंतःविषय अध्ययन संभव नहीं होता। वह पैथोलॉजी विभाग में काम करती है, रंजबार रसायन विज्ञान विभाग में है, और परियोजना में अन्य योगदानकर्ता आंतरिक चिकित्सा, कंप्यूटर विज्ञान और आणविक खोज केंद्र में थे।

उन्होंने कहा, "यह बड़ी परियोजना यूएनएम के भीतर कई संस्थाओं से आगे निकल गई।" "मैं मशीन लर्निंग के उपयोग के बारे में वैज्ञानिक सोच को प्रभावित करना चाहता हूं, क्योंकि यह बहुत शक्तिशाली है।"

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