Artificiële intelligentie
Hoe beïnvloeden mutaties onze gezondheid?
In haar doctoraat gebruikt Konstantina Tzavella (VUB) artificiële intelligentie om beter te begrijpen hoe genetische mutaties de werking van eiwitten in ons lichaam beïnvloeden. Haar onderzoek werpt een nieuw licht op hoe moderne AI-modellen kunnen bijdragen aan het voorspellen van ziektegerelateerde veranderingen in ons DNA.
Filip Ceulemans
Mutaties in ons genetisch materiaal vormen de basis van evolutie, maar kunnen ook leiden tot ziekten zoals kanker. Het effect van bijna 98 procent van de menselijke mutaties blijft onbekend. “We weten dat mutaties een cruciale rol spelen bij gezondheid en ziekte, maar het voorspellen van hun impact blijft een enorme uitdaging”, zegt Tzavella, “en dat is precies waar mijn onderzoek zich op richt.”
Tzavella vergeleek bestaande topmethoden met een nieuwe generatie modellen geïnspireerd op taaltechnologie, vergelijkbaar met hoe ChatGPT taal leert begrijpen. Die zogenoemde ‘protein Language Models’ (pLMs) leren op een gelijkaardige manier verbanden tussen aminozuren, de bouwstenen van eiwitten, en kunnen daardoor voorspellen hoe mutaties de structuur en functie van een eiwit veranderen. “Dat opent een nieuwe weg om complexe genetische interacties te ontrafelen”, aldus Tzavella.
Kankergroei
Een van de belangrijkste uitdagingen is het begrijpen van epistase, het samenspel tussen meerdere mutaties dat vaak een onverwacht effect heeft. De meeste bestaande methoden kunnen die interacties nauwelijks voorspellen, maar pLMs blijken dat beter te kunnen. Door pLMs te begrenzen met evolutionaire informatie ontwikkelde Tzavella een nieuw computationeel model, dat niet alleen beter presteert in het voorspellen van mutatie-effecten, maar ook toepasbaar is in klinische contexten, zoals het identificeren van mutaties die kankergroei aansturen.
“Onze resultaten tonen dat pLM-gebaseerde methoden niet alleen krachtig zijn, maar ook flexibeler”, zegt Tzavella, “ze zijn minder afhankelijk van bestaande biologische kennis en kunnen nieuwe inzichten opleveren in onbekende genen.”
