دانشمندان از مدت‌ها قبل می‌دانستد که ژن‌های انسانی از طریق دستورالعمل‌هایی که به ترتیب دقیق DNA ما مربوط هستند فعال می‌شوند. اکنون محققان با کمک هوش مصنوعی رمز و راز کد فعال سازی DNA را کشف کرده‌اند. کشف آنها در نهایت می‌تواند برای کنترل فعال سازی ژن در بیوتکنولوژی و کاربردهای پزشکی استفاده شود. تقریباً 25٪ از ژن های‌انسانی شناخته شده هستند که توسط توالی‌هایی شبیه TATAAA که (جعبه TATA) نامیده می‌شود شناخته می‌شوند. چگونگی شناسایی سه چهارم دیگر از این ژن‌ها به دلیل مختلف بودن و وجود تعداد زیادی از توالی‌های DNA، که اطلاعات فعال‌سازی آنها مخفی می‌باشد همچنان یک معما باقی مانده است.
اکنون، محققان دانشگاه سان دیگو درکالیفرنیا با کمک هوش مصنوعی کد فعال‌سازی نوعی از DNA را شناسایی کرده‌اند که به اندازه توالی جعبه TATA در انسان وجود دارد. این کشف که جزئیات آن در 9 سپتامبر در مجله Nature توصیف شده است، می‌تواند به وفور در بیوتکنولوژی و کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار گیرد. جیمز تی کادوناگا، استاد برجسته بخش علوم بیولوژیک سن دیگو و نویسنده ارشد مقاله در این رابطه گفت: “شناسایی DPR یک گام اساسی در شناخت و فعال‌سازی حدود یک چهارم تا یک سوم از ژن‌های ما محسوب می‌شود. DPR همواره یک معما بوده و اینکه حتی این ژن در انسان وجود دارد یا خیر همواره موضوعی بحث برانگیز بوده است. خوشبختانه امروز ما با استفاده از فناوری یادگیری ماشین توانسته‌ایم این معما را حل کنیم.”
در سال 1996 که کادوناگا و همکارانش که بر روی مگس‌های میوه کار می‌کردند، توالی فعال‌سازی ژن جدیدی را شناسایی کردند که DPE نامیده می‌شود (که مربوط به بخشی از DPR است) که فعال کردن ژن‌ها در غیاب جعبه TATA را امکان‌پذیر می‌کند. سپس در سال 1997 آنها یک توالی مشابه DPE مانند در انسان پیدا کردند. با این حال از آن زمان تاکنون رمزگشایی از جزئیات DPE انسانی امری دست نیافتنی بود. برای حل این پرونده پس از 20 سال کادوناگا، نویسنده اصلی مقاله با دانشمند فوق دکترا لونگ وو گوک، کسیدی یونجینگ هوانگ و جک کسیدی، دانشمند بازنشسته کامپیوتر که به تیم کمک کرد تا از ابزارهای قدرتمند هوش مصنوعی استفاده کنند و همچنین کلودیا مدرانو همکاری کرد.
طبق آنچه که کادوناگا توصیف کرده، در یکی از مسائل بیولوژیکی که محاسبات بسیار پیچیده‌ای انجام شده، محققان مجموعه‌ای شامل 500000 نسخه تصادفی از توالی DNA را ایجاد کردند و فعالیت DPR هر یک از این توالی‌ها را ارزیابی کردند. گفتنی است 200000 نسخه از این توالی‌ها برای ایجاد یک مدل یادگیری ماشین مورد استفاده قرار گرفت که می‌تواند فعالیت DPR در DNA انسان را با دقت زیاد تشخیص دهد. اما نتایج طبق گفته کادوناگا باور نکردنی بوده است. در حقیقت نتیجه آنقدر خوب بوده که آنها الگوی یادگیری ماشین را به عنوان راهی جدید برای شناسایی توالی‌های مشابه جعبه TATA ایجاد کردند. آنها مدل‌های جدید را با هزاران مورد آزمایشی که بر اساس جعبه TATA و نتایج DPR که قبلاً شناخته شده بودند ارزیابی کردند و دریافتند که توانایی پیش‌بینی و شناسایی ماشین‌ها باورنکردنی است ،
این نتایج به وضوح وجود نقش DPR در ژن‌های انسانی را نشان داد و به نظر می‌رسد که فراوانی DPR با جعبه TATA کاملا قابل مقایسه باشد. علاوه بر این، آنها دوگانگی جذاب بین DPR و TATA را مشاهده کردند. آنها همچنین دریافتند ژن‌هایی که با توالی‌های جعبه TATA فعال می‌شوند فاقد توالی DPR هستند و بالعکس. کادوناگا گفت: “عنصر فعال سازی DPR پیدا نشد زیرا الگوی توالی آن همچنان به وضوح مشخص نیست و همچنان اطلاعات پنهانی وجود دارد که در توالی DNA رمزگذاری شده است. الگوریتم یادگیری ماشین می‌تواند آن اطلاعات پنهانی را یافته و کد را رمزگشایی کند، اما ما انسان ها هنوز هم نمی‌توانیم.”
در آینده استفاده بیشتر از هوش مصنوعی برای تجزیه و تحلیل الگوهای توالی DNA می‌تواند توانایی محققان را در درک و کنترل فعال‌سازی ژن در سلول‌های انسانی افزایش دهد. کادوناگا گفت: “این اطلاعات احتمالاً در بیوتکنولوژی و علوم زیست پزشکی بسیار مفید خواهد بود. به همان روشی که یادگیری ماشین ما را قادر به شناسایی DPR کرد، برای مطالعه سایر نقوش مهم توالی DNA نیز استفاده خواهد شد. با استفاده از هوش مصنوعی بخش بسیار زیادی از سوالاتی که بدون پاسخ بودند اکنون قابل توضیح هستند.”
