Bu yenilik, özellikle kanser, Alzheimer gibi karmaşık hastalıkların erken teşhisinde ve kişiselleştirilmiş tedavi geliştirilmesinde devrim niteliği taşıyor.

Mikroskoptan İlaca Giden Yol: Yeni Nesil Teşhis Aracı

Geleneksel olarak, genetik bozuklukların anlaşılması gen ekspresyon analizleri veya DNA dizileme gibi pahalı ve zaman alıcı laboratuvar yöntemleri gerektiriyordu. Ancak PSI araştırmacılarının geliştirdiği bu yapay zeka sayesinde artık sadece hücre çekirdeğinin mikroskobik görüntüsünden genetik aktivite hakkında bilgi edinmek mümkün.

Çalışma, bilim dünyasının prestijli yayınlarından Cell Systems’ta yayımlandı. Projenin liderliğini Prof. G.V. Shivashankar (ETH Zürih & PSI) ve Prof. Caroline Uhler (MIT & Broad Institute) yürüttü. Ekipte genç araştırmacılar Daniel Paysan, Adityanarayanan Radhakrishnan ve Xinyi Zhang da yer aldı.

Yapay Zeka, Hücredeki Genetik “İmza”yı Okuyor

Sistem, ilk olarak Convolutional Neural Network (CNN) algoritmaları ile çalışarak hücre çekirdeğinde DNA’nın organizasyon biçimi olan kromatin yapısındaki küçük ama belirgin değişiklikleri analiz ediyor. Ardından yapay zeka, genlerin birbirleriyle olan ilişkilerini modelleyen bir biyolojik ağ oluşturuyor. Bu ağ, protein-protein etkileşimlerinden ve gen ekspresyon verilerinden besleniyor.

Son adımda ise, bu iki veri kümesi Neural Tangent Kernel (NTK) adı verilen bir matematiksel model aracılığıyla birleştiriliyor. Böylece, sadece bir hücre görüntüsünden genlerin nasıl çalıştığına dair detaylı bir harita çıkarılabiliyor.

Başarı Oranı: Şansa Bırakılmayacak Kadar Yüksek

Araştırma kapsamında yapay zeka, yaklaşık bir milyon hücre görüntüsü üzerinde eğitildi. Testlerde, 41 genin hangisinin değiştirilmiş olduğunu sadece görüntülere bakarak %26 doğruluk oranıyla tahmin edebildi. Şansa dayalı tahmin oranının %2 civarında olduğu düşünülürse, bu sonuç oldukça çarpıcı. Prof. Uhler’e göre, “Bu başarı, hücresel yapının aslında genetik işlevselliğe dair güçlü sinyaller taşıdığını gösteriyor. Görsel form ile biyolojik işlev arasındaki bağı kurmuş olduk.”

Tıpta Yeni Ufuklar: Teşhis, Tedavi ve Fibrozis Umudu

Araştırmacılar, bu teknolojiyi yalnızca akademik dünyada bırakmak istemiyor. PSI bünyesinden doğan yeni bir start-up şirket, özellikle tedavisi olmayan fibrozis hastalığı üzerinde çalışmalara başladı. Bu hastalıkta, organlardaki sağlıklı doku zamanla işlevsiz, sert dokularla yer değiştiriyor. Image2Reg teknolojisi ile hastalığın genetik etkileri daha erken saptanabilecek ve potansiyel ilaç hedefleri belirlenebilecek.

PSI Hakkında

Paul Scherrer Enstitüsü, İsviçre’nin en büyük çok alanlı araştırma merkezidir. 2300 çalışanıyla temel bilimlerden sağlık inovasyonlarına, enerji teknolojilerinden iklim araştırmalarına kadar geniş bir yelpazede faaliyet gösteriyor. Enstitü, aynı zamanda genç bilim insanlarının eğitimi ve gelişimi konusunda da öncü bir rol üstleniyor.

Bilimle Görmenin Ötesine Geçmek

Image2Reg’in başarısı, yalnızca bir teknolojik ilerleme değil, aynı zamanda modern tıbbın yeni bir yöne evrilmesinin de habercisi. Artık mikroskobun altında sadece hücre yapısı değil, genetik kader de okunabilir hale geliyor. İsviçre’nin sessiz dağ kasabalarından yükselen bu bilimsel başarı, küresel sağlık alanında çok daha büyük yankılar yaratmaya aday.