Gün geçmesin ki yapay zekanın kullanımının çığır açtığı yeni bir alan duyulmasın. İki ay önce Arc Institute, NVDIA iş birliği ile ve ABD’nin önde gelen üniversiteleri Stanford Üniversitesi, UC Berkeley ve UC San Francisco ile birlikte EVO2 adında gen biliminde dönüm noktası olabilecek yeni bir yapay zeka modelini tanıttı.
Biz daha EVO1’i duymadık dediğinizi duyar gibiyim, unutmayın etrafımızda kimse iPhone 1 de kullanmamıştı. Bu benzetmemle herkes bir gün EVO2 kullanacak yanılsamasına düşmenizi istemem ama şayet dilerseniz bu dev hizmet parmağınızın ucunda. Mecazi olarak değil sadece, şöyle ki parmağınızdan bir damla kan alın, Ankara Genetik Tanı Merkezine yollayın, size genomunuzu çıkarsın. Sonra bilgisayarda NVIDIA BioNeMo sitesine gidin ve genom diziliminizi parmağınızın bir tuşuyla yükleyin. Sonra, mesela size obezite ile ilgili gen olan FTO geninde bir mutasyona rastladığını söylesin, acil rejime girmelisin diye salık versin. Tamam virgülden sonrası abartı, rejime gir demeyecek elbet ama buraya kadarı doğru ve çok heyecan verici değil mi? Gerçekçi olmak gerekirse EVO2 biyoinformatikçiler için geliştirilmiş bir araç. Onlar çalışacak, bize eczaneden ilaç almak kalacak. Alın daha 11 Mart haberi; yapay zeka temelli ilaç keşif programı ‘Peptide Predictor', Ozempic’e rakip ve daha az yan etkili, üstelik Ozempic’in tersine kas kaybı yaratmayan BRP molekülünü keşfetti. BRP, hayvan deneylerini geçti; insan deneyleri başlıyor. Yapay zekanın tıptaki baş döndürücü hızını görmeniz için bir örnek verdim ama şimdi EVO2’ye dönelim. Onun yapabilecekleri ilaç keşfetmekle sınırlı değil, gen analiz etmekle de değil. Gen yaratmakta!
EVO2’nin 6 marifeti
1- Açık kaynak olarak herkesin erişimine açık EVO2, tüm yaşam ağacından toplam 128.000 organizmanın genetik dizileri ile eğitildi. Veri kümesi, bakteriler, arkeler ve ökaryotlardan elde edilen toplam 9,3 trilyon nükleotitten oluşuyor. Evet bir insan genomu da dahil. Biz ökaryotuz. EVO2, 1 milyon nükleotit dizisi gibi bugüne kadar görülmemiş uzunlukta bir bağlamı bir çırpıda gözden geçirip içinde örneğin 100 nükleotit dizilik anlamlı bir deseni çıkarmada ve karşılaştırmada usta. Samanlıkta iğne bulmanın tam karşılığı.
2- EVO2 tüm canlı türlerinin sağlığı üzerindeki mutasyon etkilerini tahmin etme becerisine sahip; hem de bunu daha önce hiç görmediği verilerle, yani sıfırdan yapıyor. Eski modewller genelde sadece protein veya bakterilerle sınırlıydı ama EVO2, bakterilerden arkelere ve ökaryotlara kadar DNA, RNA ve protein dizilerindeki mutasyonların etkisini anında görüyor. Üstelik hem protein kodlayan hem de kodlamayan yani eskiden ‘çöp genler’ dediğimiz kısımdaki varyantları da görüyor. Fikir olması açısından, insan genomu yaklaşık 3 milyar nükleotit içerir; bunun sadece yüzde 1-2’si protein kodlayan genlerdir, geri kalan yüzde 98-99’u kodlamayan DNA’dır. EVO2 biyoloji dersinde insanları fersah fersah geçti.
3- EVO2 özellikle insan genomuna ve hastalık yapıcı etkilere odaklanabilme kapasitesine sahip. Hem protein kodlayan hem de kodlamayan genlerdeki varyantların zararlılığını ortaya çıkarıyor. Örneğin EVO2 ClinVar’daki kanser varyantlarını öğrenmesine gerek kalmadan, evrimin milyonlarca yılda insan geninde bıraktığı izleri (hangi diziler korunmuş, hangileri değişmiş) analiz ederek yani evrimden öğrendikleriyle sıfırdan BRCA1 ve BRCA2 gibi genlerdeki kanser yapıcı varyantları yakalıyor. Bu yetenek, yeni tedavilerin bulunup hastalıkların alt edilmesine ve yaşamın uzatabilmesini sağlayabilir. Zincirlikuyu sözüm sana bu gidişle her canlı bir gün ölümü tatmayabilir.
4- EVO2 evrimsel izleri yakalayarak, genomun mimarisini ve mekanizmasını çözüyor, hatta bilinmeyen biyolojik sistemleri bile keşfedebilir. Mesela bilim insanlarının henüz anlamlandıramadığı bir DNA dizisinin ne işe yaradığını bulabilir. Darwin, Galapagos’ta ispinozlara bakıp “Bu gagalar dedelerinden miras, evrim böyle işliyor” diye yıllarını harcamıştı. EVO2 ise dakikalar içinde “Bu insan DNA’sında kuyruk izleri var, şempanze ile kuzenmişiz” diye eğitilmiş olduğu devasa genom kütüphanesinden şipşak sonuç çıkarıyor. Diyelim bir genin dizisi şöyle olsun:
EVO2, “Bu dizi insanda, şempanzede, farede aynı; demek ki çok eski atalarda da böyleydi. Bakteride biraz farklı, ama hâlâ benzer; bu gen önemli, değişmemiş” diyor. Bu gende bir mutasyona rastlaması hayra alamet değil. EVO2’nin öğretmeni evrimin ta kendisi.
5- EVO2, insan, bitki, mantar gibi birçok organizma türüne ait genetik dizileri doğru şekilde tamamlayabiliyor. Nasıl ChatGPT’ye arkadaşınızın 50. yaş doğum günü kitabına basılacak mesajı yazdırıyoruz, (hadi hadi) EVO2’ye organizma geni yazdırıyoruz. Dikkat, komplo teoricileri başlar şimdi laboratuvarda virüs yapacaklar, nüfusu düşürecekler diye. EVO2'nin eğitim verisinde virüslerin genetik dizilerinin özellikle hariç tutulduğu belirtiliyor nitekim EVO2 modelin bu tür virüsleri anlamakta ve üretmekte zorlandığı vurgulanıyor. Teknik olarak yapabilir aslında, kötü kalpli bir genetik uzmanı yeterli. EVO2 samanlıkta iğne buluyor demiştik, ekleyelim: iğne yapıyor.
6- EVO2, DNA dizilerini baştan tasarlayıp epigenetik denen bir sistemi kontrol ediyor. DNA bir tarif kitabıysa, epigenetik hangi tariflerin kullanılacağını seçer. Epigenetik bunu kromatin denen bir yapıyla yapar. DNA’nın hangi kısımlarının okunacağını (açık kromatin) veya kilitleneceğini (kapalı kromatin) belirler. İşte EVO2, başka yapay zekâ modelleri ile iş birliği yaparak, istediğimiz şekilde açık veya kapalı olacak DNA bölgeleri tasarlıyor. Normalde bilim, DNA dizilerini okuyup “bu ne işe yarar” diye analiz eder. EVO2 ise “Ben bir DNA dizisi tasarlayayım, şu şekilde çalışsın” diyor. İğneniz çengelli mi olsun toplu mu?
Yapay zeka biyolojiyi sadece tarif etmekle yetinmiyor, biyolojiyi tasarlıyor. Bu sayede genetik hastalıkları düzeltebilen teknolojiler, herkese uygun ilaçlar ve hücrelerin sırlarını çözerek daha etkili tedaviler bulma şansı ortaya çıkıyor. Biyoteknolojide devrim gerçekleşmiştir.
Okuma kolaylığı
Ozempic: Tip 2 diyabet için geliştirilen, kan şekerini düzenleyen, insülin salgılamasını arttıran ama herkese kilo verdirmesiyle ün salan ilaç
Arke: Aşırı koşullarda yaşayabilen tek hücreli organizmalar, bakteri değil.
Prokaryot: Çekirdeksiz, basit, tek hücreli canlılar; bakteriler bu gruba giriyor.
Ökaryot: Daha büyük ve karmaşık, hücresinde DNA’yı bir çekirdek içinde koruyan canlılar.
DNA: Hücrelerimize ne yapacağımızı söyleyen uzun bir harf zinciri. Bu harflerin dizilimi tüm canlıları birbirinden farklı kılar.
Genom: Bir canlının tüm DNA’sının tam seti.
Nükleotit: DNA’nın harfleri A, T, G, C.
Gen: DNA’nın anlamlı bölümü; protein yapım kodu verir.
Çöp gen: ‘Junk DNA’, genelde protein kodlamayan, yani doğrudan bir işlevi olmadığı düşünülen DNA bölgeleri
Varyant: DNA’daki küçük farklar; senin gözünü kahverengi, benimkini mavi yapan.
Mutasyon: DNA’da yanlış yazılmış bir harf veya kelime; bazen zararsız, bazen bela.
BRCA1 ve BRCA2: DNA onarımında görevli proteinler üreten genler. Hücrelerin DNA hasarını tamir etmesine yardım ediyorlar; bu yüzden kanserle (özellikle meme ve yumurtalık) bağlantılılar.
ClinVar: ABD’de genetik varyantların sağlıkla ilişkili etkilerini içeren ücretsiz bir veri tabanı.
İspinoz: Darwin’in gaga değişimlerini fark ettiği o kuş.
Kromatin: “Bu DNA’yı aç, şunu kilitle” diye talimat veren, DNA’nın etrafını saran proteinler ve kimyasal işaretlerle dolu bir paket.
Epigenetik: Hangi genlerin aktif olup hangi genlerin suskun kalacağını belirleyen faktörleri inceler. Yüzersen omuzların genişler. Yüzmek omuz genlerinin kendisini değil, o genlerin çalışma şeklini (örneğin hangi genin ne kadar aktif olacağını) etkiler. Bu da epigenetik değişimdir. Çocuğuna o omuzları genetik olarak miras bırakamazsın, yüzmek zorunda.
