Eksperci z Uniwersytetu Flinders, którzy zastosowali uczenie maszynowe do profilowania DNA, przewidują obiecujące nowe możliwości w zakresie krytycznych testów DNA.
Od diagnostyki medycznej po testy kryminalistyczne i bezpieczeństwo narodowe, profilowanie DNA metodą PCR (łańcuchowej reakcji polimerazy) zrewolucjonizowało pobieranie próbek – ale niewiele się zmieniło od czasu jego opracowania w latach 80. XX wieku.
Nawet niewielka poprawa wydajności PCR może mieć ogromny wpływ na setki tysięcy próbek DNA wykorzystywanych w kryminalistyce i wywiadach, które są wzmacniane każdego roku – zwłaszcza gdy próbki są zdegradowane – twierdzą eksperci, w tym dr Duncan Taylor, pracownik naukowy Flinders University z Forensic Science SA.
Caitlin McDonald, doktorantka na Uniwersytecie Flinders, przedstawiła wyniki badań PCR na konferencji Międzynarodowego Towarzystwa Genetyki Sądowej.
Jak twierdzi McDonald, doktorantka na Wydziale Nauk Ścisłych i Inżynierii, która kierowała badaniami, nowe badania wykazały znaczącą poprawę zarówno jakości profilowania DNA, jak i bardziej wydajnych warunków cyklu PCR dzięki wykorzystaniu metod sztucznej inteligencji.
Nasz system ma potencjał, aby przezwyciężyć wyzwania, które od dziesięcioleci utrudniają pracę naukowcom zajmującym się medycyną sądową, zwłaszcza w przypadku próbek śladowych, zahamowanych i zdegradowanych – powiedziała McDonald.
Dzięki inteligentnej optymalizacji PCR dla szerokiej gamy typów próbek można znacząco zwiększyć skuteczność amplifikacji, zapewniając bardziej wiarygodne wyniki nawet w najbardziej skomplikowanych przypadkach. Poza kryminalistyką system ten ma potencjał zrewolucjonizowania innych dziedzin, w których stosuje się PCR, takich jak diagnostyka kliniczna i monitorowanie środowiska, poprzez zwiększenie wydajności, redukcję błędów i umożliwienie analizy o wysokiej przepustowości w różnych zastosowaniach – dodała.
PCR to powszechnie stosowana technika laboratoryjna służąca do amplifikacji lub kopiowania małych segmentów materiału genetycznego, na przykład w identyfikacji DNA, diagnozowaniu chorób genetycznych lub wykrywaniu bakterii lub wirusów, takich jak COVID-19.
Badanie, wspierane przez innych ekspertów z Wydziału Nauk Ścisłych i Inżynierii Uniwersytetu Flinders, w tym profesora Adriana Linacre’a i naukowca zajmującego się sztuczną inteligencją, profesora nadzwyczajnego Russella Brinkwortha, wykorzystało uczenie maszynowe do stworzenia nowych „inteligentnych systemów PCR” – ukierunkowanych na potencjalne zmiany na dużą skalę i szybsze warunki cykli w celu uzyskania szybkich i dokładniejszych wyników.
Najnowszy artykuł w czasopiśmie Genes – opracowuje i przeprowadza szeroko zakrojone testy nowego „inteligentnego” systemu PCR.
Profesor Linacre z Uniwersytetu Flinders, który specjalizuje się w technologiach kryminalistycznych DNA, mówi, że PCR jest szeroko stosowana w wielu dziedzinach i zastosowaniach, m.in. w kryminalistyce, badaniach na zwierzętach, medycynie i bezpieczeństwie narodowym.
Sztuczna inteligencja i uczenie maszynowe to nowe technologie, które przy odpowiednim wykorzystaniu mogą znacznie zwiększyć czułość testów PCR – stwierdza profesor Linacre.
Profesor Linacre twierdzi, że badania nad niekodującymi odcinkami DNA w ramach medycyny sądowej prowadzone są od 1994 roku.
Dzięki dalszym badaniom metody AI-ML mają potencjał, aby poprawić jakość dowodów DNA wykorzystywanych w dochodzeniach kryminalnych i zwiększyć jakość próbek śladowych DNA, usprawniając proces wymiaru sprawiedliwości w sprawach karnych.
Według profesora nadzwyczajnego systemów autonomicznych Russella Brinkwortha udoskonalenie istniejących procesów jeszcze bardziej zdefiniuje zastosowania sztucznej inteligencji w przyszłości.
Tradycyjnie amplifikacja DNA wymagała, aby wszystkie ustawienia były na miejscu przed rozpoczęciem procesu. Nie brano pod uwagę wielu możliwych różnic między próbkami i warunkami – dodaje adiunkt Brinkworth. Wykorzystując postęp w uczeniu maszynowym i czujnikach, zmieniliśmy proces PCR z uniwersalnego na dostosowane i zoptymalizowane indywidualne doświadczenie.
Źródło: materiały Flinders University, zdjęcie zajawka: Adobe Stock
Zostaw komentarz
You must be logged in to post a comment.