AI駆動のイノベーションが細胞代謝の謎を解明：AIツールRENAISSANCEでエネルギー処理地図を作成

TokyoEPFLの研究者たちは、細胞がどのように栄養素を利用しエネルギーを生成するのかを理解する助けとなる新しいAIツール「ルネサンス」を開発しました。この進歩は計算生物学の大きな一歩であり、これらの複雑なプロセスの研究を容易にします。細胞代謝の解析は、特にヘルスケアやバイオテクノロジーの研究において重要です。

現代の生物学では、ゲノミクス、プロテオミクス、メタボロミクスなどのさまざまな「オミクス」手法を用いて大量のデータを生成しています。

• ゲノミクス: ゲノムの研究
• トランスクリプトミクス: RNA分子の研究
• プロテオミクス: タンパク質の研究
• メタボロミクス: 代謝プロセスの研究

異なるデータセットを組み合わせて細胞の代謝を理解することは非常に困難です。この問題に対処するため、「RENAISSANCE」は多様なデータタイプを正確に統合し、細胞の働きに関するより正確なモデルを作成します。このモデルは、細胞内の分子の詳細な相互作用や変化を示し、時間とともに物質がエネルギーや他の重要な生成物に変わる過程を説明します。

研究者たちはRENAISSANCEを用いて、大腸菌がどのように代謝を変化させるかを調査しました。その結果は非常に優れており、AIによって作成されたモデルは実験データとほぼ一致し、バイオリアクター内でどのように代謝を調整するかを示しています。注目すべき点は、細菌の遺伝子や環境が変わってもモデルが一貫していることであり、異なる状況で細胞がどのように反応するかの予測において信頼性が高いことを示しています。

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この分野の大きな課題は、現在のオミクス技術が十分な範囲をカバーしていないことです。ミスコビッチ氏は、現在の方法では限られた種類の代謝物やタンパク質しか検出・測定できないため、細胞の働きを完全に理解するのが難しいと指摘しています。RENAISSANCEは、オミクスデータに加え、周辺の培地の内容や物理化学的なパラメータ、専門家の洞察などの追加情報を組み合わせることでこの問題を解決します。このアプローチにより、細胞内で未知だった詳細、例えば代謝プロセスの速度や多様な代謝物の量を測定することが可能になり、欠けていたデータが補完されます。

RENAISSANCEは使いやすく、効果的に動作するため、計算生物学者だけでなく多くの研究者にとっても有用です。そのシンプルさは、大学と企業の間の協力を促進し、新しい治療法や技術の開発を加速させる可能性があります。このツールは、病気やその他の要因によって引き起こされる代謝変化を予測することができ、医療研究やバイオテクノロジーにおいて重要な進展をもたらすことが期待されています。

RENAISSANCEは、細胞代謝の研究と理解における大きな進展です。さまざまな分野の研究者にとって強力なツールを提供します。その利点は学術研究を超え、将来的に健康や産業分野にも影響を与える可能性があります。