LÖRDAG 17 APRIL 2021
Följ oss i sociala medier

SENASTE NYTT

- Nyheter inom industrivärlden

Artificiell intelligens hittar sjukdomsrelaterade gener

Artificiella neurala nätverk kan användas för att hitta mönster i stora mängder data
Ett artificiellt neuralt nätverk kan hitta mönster i stora mängder genuttrycksdata och upptäcka grupper av sjukdomsrelaterade gener. Detta enligt en ny studie ledd av forskare vid Linköpings universitet, som publiceras i Nature Communications. Forskarna hoppas att deras tillvägagångssätt på sikt ska kunna tillämpas inom precisionsmedicin och individanpassad behandling.

I sociala medier är det vanligt att den tekniska plattformen ger dig vänförslag. Förslaget grundas på att du och den andra personen har gemensamma kontakter, och kanske därför också känner varandra. På liknande sätt kartlägger forskare biologiska nätverk som baseras på hur olika proteiner eller gener interagerar med varandra. Forskarna bakom en ny studie har nu tagit artificiell intelligens, AI, till hjälp och undersökt om det går att hitta biologiska nätverk genom att använda djupinlärning, det vill säga träna upp så kallade djupa artificiella neurala nätverk. Eftersom artificiella neurala nätverk är mycket bra på att lära sig att hitta mönster i enorma mängder komplexa data används de bland annat inom bildigenkänning. Men än så länge är det ovanligt att denna maskininlärningsmetod används inom biologisk forskning.

– I studien har vi för första gången använt djupinlärning för att hitta sjukdomsrelaterade gener. Det är en mycket kraftfull metod för att analysera stora mängder biologisk information, så kallad big data, säger Sanjiv Dwivedi, postdoktor vid Institutionen för fysik, kemi och biologi (IFM) vid Linköpings universitet.

Forskarna använde en stor databas med information om hur 20 000 olika gener uttrycks hos en stor mängd människor.

Informationen var osorterad, på så sätt att forskarna inte talade om för det artificiella neurala nätverket vilka genuttryck som kom från personer med sjukdom, och vad som var kopplat till friska personer. Sedan tränades AI-modellen i att hitta mönster i genuttrycket.

En av utmaningarna med maskininlärning är att människan inte kan se exakt hur ett artificiellt neuralt nätverk löser en uppgift. AI beskrivs ibland som en ”svart låda” – vi ser bara informationen som vi stoppar in i ”lådan” och resultatet som kommer ut, men inte stegen däremellan. Artificiella neurala nätverk består av flera lager där informationen bearbetas matematiskt. Det finns ett inmatningslager, ett utdatalager som levererar resultatet av AI-systemets bearbetning av informationen, och däremellan ett antal dolda lager där en mängd beräkningar utförs. När forskarna hade tränat det artificiella neurala nätverket, undrade de därför om de så att säga kunde glänta på locket till ”svarta lådan” och förstå hur det fungerade. Fanns det likheter mellan det neurala nätverkets uppbyggnad och de biologiska nätverk som redan är kända?

– När vi analyserade vårt neurala nätverk visade det sig att det första dolda lagret i stor utsträckning representerade interaktioner mellan olika proteiner. I det tredje dolda lagret däremot, djupare in i modellen, återfinns grupper med olika celltyper. Det är väldigt intressant att den sortens biologiskt relevanta grupperingar kommer ut per automatik när vårt nätverk har utgått från oklassificerat genuttrycksdata, säger Mika Gustafsson, universitetslektor vid IFM, som har lett studien.

I nästa steg undersökte forskarna om deras modell av genuttryck kunde användas till att avgöra vilket genuttryck som är kopplat till sjukdom och vad som är normalt. De fann stöd för att modellen hittar mönster som är relevanta och stämmer bra med de biologiska mekanismerna i kroppen.

Eftersom modellen har tränats på oklassificerad data kan det
artificiella neurala nätverket också ha hittat mönster som är helt nya. Forskarnas nästa steg är att undersöka om även sådana, hittills okända mönster, är relevanta ur ett biologiskt perspektiv.

– Vi tror att nyckeln för att komma framåt i forskningen inom fältet är att förstå det neurala nätverket. Dels kan det lära oss nya saker om biologiska sammanhang, exempelvis sjukdomar där många faktorer samspelar. Men vi tror också att vårt tillvägagångssätt ger modeller som lättare kan generaliseras och användas på många olika typer av biologisk information, säger Mika Gustafsson.

Genom nära samarbete med forskare inom medicin hoppas Mika Gustafsson kunna göra tillvägagångssättet i studien tillämpbart inom precisionsmedicin, för att exempelvis gruppera vilken patient som bör få vilken medicin eller vem som har svårast sjukdom.

Studien har finansierats med stöd av Stiftelsen för strategisk forskning (SSF) och Vetenskapsrådet.

Artikeln: ”Deriving disease modules from the compressed transcriptional space embedded in a deep autoencoder”, Sanjiv K. Dwivedi, Andreas Tjärnberg, Jesper Tegnér och Mika Gustafsson, Nature Communications, publicerad online 12 februari 2020, doi: 10.1038/s41467-020-14666-6, https://www.nature.com/articles/s41467-020-14666-6

För mer information, kontakta gärna:
Mika Gustafsson, universitetslektor, mika.gustafsson@liu.se, 013-28 21 38

SENASTE NYTT

- Nyheter inom industrivärlden
2021-04-07
Alfing investerar!Ahlsell AB publicerar hållbarhetsrapport för 2020Nordomatic öppnar nytt “Service Excellence Center” i SverigeABB Azipod[®] elektriska framdrivningssystem markerar 30 års spetskompetens till havsUnit4 släpper ERPx – en ny generations affärssystemBolt ny taxiaktör i Västerås och Eskilstuna – ska konkurrera med prisvärda resor Här är Kalle 2.0Ny beräkning av mineralresurserna i Huatalampi i Finland inleds
2021-04-06
Hur ska man tänka när man väljer ärendehanteringssystem? Schneider Electric utökar Easy UPS 3L från 250 kVA till 600 kVA för ännu säkrare verksamhetskontinuitetVakuumteknik från Busch för optimal kylning av CoronavaccinExtrem ökning av ransomware för konsumenter under 2020 – 485 procent!RamiCheck gör det enkelt att hålla koll på maskinernaUponor lanserar ny väggskena och monterings­plåt för Aqua PLUSNytt rekord för nyföretagandet i SverigeVerizon Business signerar sitt första privata 5G-kontrakt i Europa med Associated British PortsHCL ska modernisera och omvandla Tennecos tekniklandskap
2021-04-01
Momentum Group förvärvar tre elektromekaniska serviceverkstäder från AssemblinLEFS_F – Korta cykeltiderna med ny högpresterande variant av linjärenhetUppfyller ditt företag försäkringskraven hos ditt försäkringsbolag?Han är hjärnan bakom designen på Alfing SeatingEnklare att få yrkesbevis för ventilationsmontörer NCC bygger nytt VA-nät och gator i stadsdelen Vårvik, TrollhättanCyberkriminella nöjer sig inte längre med att låsa data - att läcka data är den nya trendenSTIHL investerar i nytt bolag för säkrad tillgång av elektroniska komponenter
2021-03-31
Sponsrade fjädrar i lovande svenskt hyperloop-projekt Världens första trådlösa laserscanner för mätning av detaljer inuti CNC-maskiner eliminerar delinspektion och justering av flaskhalsarAlfing AB sålt till Jönköpingsföretaget InevVeeam uppmärksammar vinnarna i 2020 års ProPartner Awards i SverigeFler än 220 000 svenskar har utvecklat sin digitala kompetens med hjälp av LinkedIn och MicrosoftNy undersökning visar bristerna i att använda flera olika cyberskyddslösningar simultant
2021-03-30
Väderstad utökar sin labbverksamhetUnik helsvensk intelligent robust radiostyrning inom 433-434MHzVolvo P2870D - en liten asfaltläggare med bred repertoarABB och Amazon Web Services styr fordonsflottor mot en helt eldriven framtidArval lanserar Arval Mobility Consulting-modellenVertiv och Green Mountain höjer ribban för hållbarhet i datacenterTetra Pak agerar mot nedskräpning och för en hållbar framtidSwerock lanserar ECO-Ballast
2021-03-29
OilQuick bäst igen!Utvidgningen fortsätter Material och miljö Mambu blir den första sharia-kompatibla SaaS-bankplattformenViya från SAS Institute ger dataanalys åt alla – nu också på Microsoft AzureCTEK lanserar en ny elbilsladdare - NJORD GO NJORD GO är en liten och smidig laddare som erbjuder snabb och säker EV-laddning Vanliga varningstecken på dataintrång ignoreras alltför oftaMikael 3D-printar innovativ skidstav av råvaror från skogenKB Components expanderar i Centraleuropa
2021-03-26
SourceMe:s vision om tillverkningsindustrins nästa generationABUS utvidgar radiostyrningsprogrammet ABURemoteLesjöfors Fjädrar ställer om till fossilfritt och sänker utsläpp med upp till 90 procentÄr ditt företag intresserad av formeln för en IT-driftslösning som verkligen gör skillnad?HCL Technologies lanserar ASM 2.0-ramverk för att omvandla applikations­hanteringen i den digitala eranSafe Control Materialteknik 2021 – firar 20 år och 2 miljoner framgångarAlicat scientific lanserar coda – en ny typ av coriolis massflödesinstrumentProtolabs lanserar ett unikt hackathon i hållbarhet för designingenjörerHar ergonomin hos industri­arbetare glömts bort?Coval GVMAX HD, Mångsidigt vakuum för alla branscherNy rapport från F-Secure: CISO-rollen har skiftat från IQ till EQNy rapport om cybersäkerhet för styrelseledamöter
2021-03-25
Ny HR-roll behövs i pandemins kölvattenAC-D – Ny modulär luftbehandling, helt utifrån dina behov
Annonser