Erregulazio Genomikorako Zentroa (CRG), Euskal Herriko Unibertsitatea (UPV/EHU), Donostia International Physics Center (DIPC) eta Biofisika Bizkaia Fundazioa (FBB, Biofisika Institutuan kokatua) erakundeen zientzialari-talde batek garatu duen adimen artifiziala gai da minbizi-zelulak eta zelula arruntak bereizteko eta zelula barneko birus-infekzioen faserik goiztiarrenak detektatzeko. Aurkikuntza horiek, Nature Machine Intelligence aldizkarian gaur argitaratuak, bidea irekitzen dute gaixotasunen diagnostiko-teknika eta jarraipen-estrategia berriak garatzeko.
AINU tresnak (AI of the NUcleus) zelulen bereizmen handiko irudiak eskaneatzen ditu. STORM izeneko mikroskopia-teknika berezi baten bidez lortzen dira irudiak; mikroskopio arruntek ikusten dituzten baino askoz xehetasun gehiago atzematen dituzte irudi horiek. Bereizmen handiko argazkiek eskala nanometrikoko bereizmena duten egiturak erakusten dituzte.
Nanometro (nm) bat metro baten mila milioirena da; adibidez, giza ile batek 100.000 nm inguruko zabalera du. AA gai da zelulen barruan 20 nm-ko berrantolaketak detektatzeko; hau da, giza ile baten zabalera baino 5.000 aldiz txikiagoak direnak. Aldaketa horiek txikiegiak eta finegiak dira giza behatzaileek metodo tradizionalekin detektatzeko.
“Irudi horien bereizmena behar bezain handia da gure AA gai izan dadin patroi espezifikoak eta diferentziak zehaztasun handiz ezagutzeko —DNA zelulen barruan antolatzen den moduan gertatzen diren aldaketak barne—, eta horrek lagundu egiten du aldaketak gertatu eta berehala detektatzen. Gure ustez, egunen batean, informazio-mota horrek aukera emango die medikuei gaixotasuna kontrolatzeko denbora irabazteko, tratamenduak pertsonalizatzeko eta pazienteen emaitzak hobetzeko”, dio ICREAko irakasle Pia Cosma ikerketaren egilekide nagusi eta Bartzelonako Erregulazio Genomikoko Zentroko (CRG) ikertzaileak.
“Aurpegi-ezagutza” molekula mailan
AINU sare neuronal konboluzionala da: datu bisualak —irudiak, alegia— aztertzeko berariaz diseinatutako AA mota bat. Hona hemen adibide batzuk: telefono adimendunak erabiltzaileen aurpegiarekin desblokeatzeko aukera ematen duten AAko tresnak eta beste tresna batzuk, hala nola errepideko objektuak hautemanez inguruneak ulertzeko eta haietan nabigatzeko gaitasuna duten automobil autonomoek erabiltzen dituztenak.
Medikuntzan, sare neuronal konboluzionalak erabiltzen dira irudi medikoak aztertzeko, hala nola mamografiak edo ordenagailu bidezko tomografiak, bai eta giza begiak alde batera utziko lituzkeen minbizi-zantzuak identifikatzeko ere. Halaber, erresonantzia magnetikoetan eta X izpien irudietan anomaliak detektatzen ere lagundu diezaiekete medikuei, eta, horri esker, diagnostiko azkarragoa eta zehatzagoa egiten.
AINUk egitura ñimiñoak detektatzen eta aztertzen ditu zelulen barruan, maila molekularrean. Eredua entrenatzeko, hainbat egoeratan zeuden zelula-mota askotako nukleoaren bereizmen nanometrikoko irudiekin elikatu zuen zientzialari-taldeak. Ereduak ikasi zuen zeluletan eredu espezifikoak ezagutzen, horretarako nukleoen osagaiak hiru dimentsioko espazioan nola banatzen eta antolatzen diren aztertuta.
Adibidez, minbizi-zelulek, zelula normalekin alderatuta, aldaketa bereizgarriak izaten dituzte beren egitura nuklearrean; esaterako, alterazioak DNA antolatzeko moduan edo nukleo barruko entzimen banaketan. Entrenamenduaren ondoren, AINU gai izan zen zelula-nukleoen irudi berriak aztertzeko eta minbizi-zelulatzat edo zelula normaltzat sailkatzeko, aipatutako ezaugarri horietan bakarrik oinarrituta.
Irudien bereizmen nanometrikoari esker, AA gai izan zen 1 motako herpes sinplearen birusak zelula bat infektatu eta ordubetera zelula horren nukleoan aldaketak detektatzeko. Eredua birusaren presentzia detektatzeko gai da DNAren dentsitatean alde txikiak aurkitzean; izan ere, hori gertatzen da birus bat zelularen nukleoaren egitura aldatzen hasten denean.
“Gure metodoak birus batek infektatu dituen zelulak detekta ditzake infekzioa hasi eta berehala. Normalean, medikuek denbora behar izaten dute infekzio bat detektatzeko; izan ere, sintoma ikusgarrietan edo gorputzeko aldaketa handiagoetan oinarritzen dira. Baina AINUarekin, zelularen nukleoko aldaketa txikiak berehala ikus ditzakegu”, dio Ignacio Arganda-Carrerasek. Azterlanaren egilekidea da bera; UPV/EHUko Ikerbasqueko ikertzaile elkartua da, eta FBB-Biofisika Institutuan eta Donostiako DIPCn dihardu.
“Teknologia hori erabil daiteke ikusteko nola eragiten dieten birusek zelulei gorputzean sartu eta ia berehala, eta horrek tratamendu eta txerto hobeak garatzen lagundu lezake. Ospitaleetan eta kliniketan, odol- edo ehun-lagin soil batetik abiatuta infekzioak diagnostikatzeko erabil liteke AINU teknika. Era horretan, prozesua azkarragoa eta zehatzagoa da”, gaineratu du Limei Zhong azterlanaren egilekide nagusi eta Guangdongeko (Guangzhou, Txina) Herri Ospitale Probintzialeko (GDPH) ikertzaileak.
