दक्षिण कोरियाई शोधकर्ताओं ने AI का उपयोग करके DNA डिज़ाइन किया जो अपने आप को छोटी आकृतियों में मोड़ता है

मुख्य बिंदु

• दक्षिण कोरियाई शोधकर्ताओं ने Nature Communications में एक अध्ययन प्रकाशित किया जो दर्शाता है कि एक AI मॉडल, Generative SNUPI, उपयोगकर्ता द्वारा खींची गई आकृतियों से DNA संरचनाएं डिज़ाइन कर सकता है।
• DNA ओरिगामी, आनुवंशिक सामग्री को सटीक आकृतियों में मोड़ने की तकनीक, लगभग 20 साल से मौजूद है लेकिन विकास धीमा रहा है क्योंकि डिज़ाइन प्रक्रिया महंगी और श्रम-गहन है।
• Generative SNUPI एक विसरण मॉडल का उपयोग करता है, जो DALL-E जैसे छवि जेनरेटर को शक्ति देने वाली AI की एक ही श्रेणी है, लक्ष्य आकृति को एक कार्यकारी DNA खाका में अनुवाद करने के लिए।
• शोध दल सियोल नेशनल विश्वविद्यालय और हान्यांग विश्वविद्यालय में स्थित हैं।
• उपकरण के भविष्य के संस्करण दवा वितरण और कैंसर उपचार के लिए आवश्यक लचकदार, गतिशील संरचनाओं का समर्थन कर सकते हैं।

कागज को एक ओरिगामी क्रेन में मोड़ने की कल्पना करें, सिवाय इसके कि कागज DNA का एक किनारा है और तैयार क्रेन मानव बालों से हजार गुना छोटा है। यह DNA ओरिगामी के पीछे का मूल विचार है, और यह वैज्ञानिकों को छोटे चिकित्सा रोबोट से लेकर संरचनाओं तक की संभावनाओं के बारे में उत्साहित करता है जो शरीर के अंदर सीधे दवाएं पहुंचा सकते हैं।

समस्या हमेशा डिज़ाइन चरण रही है। यह समझना कि DNA के रासायनिक अक्षरों को कैसे अनुक्रमित, या व्यवस्थित करें ताकि किनारा सही आकृति में मुड़ जाए, इसके लिए विशेषज्ञ ज्ञान, बहुत सारे मैनुअल समायोजन और महत्वपूर्ण समय की आवश्यकता है।

Generative SNUPI नामक एक नया AI मॉडल, जो Structured Nucleic Acids Programming Interface के लिए संक्षिप्त है, उस बाधा को हटाने का लक्ष्य रखता है। सियोल नेशनल विश्वविद्यालय और हान्यांग विश्वविद्यालय की टीमों ने उपकरण बनाया और इसे journal Nature Communications में वर्णित किया। जैसा कि IEEE Spectrum AI द्वारा पहली बार रिपोर्ट किया गया था, मॉडल एक उपयोगकर्ता द्वारा खींची गई रूपरेखा, एक कुत्ते का चेहरा या मोना लिसा की रूपरेखा जैसे, ले सकता है और एक DNA डिज़ाइन आउटपुट कर सकता है जो शारीरिक रूप से काम करता है।

मॉडल जो शोधकर्ता एक विसरण मॉडल कहते हैं, का उपयोग करता है। इसे एक आकृति को लाखों छोटे, सटीक बिंदुओं से स्केच करने के रूप में सोचें जब तक कि बिंदु स्वयं खाका न बन जाएं। मॉडल DNA द्वारा अनुसरण किए जाने वाले रासायनिक नियमों को जानता है: विशेष रूप से, कौन से आणविक निर्माण खंड एक दूसरे को आकर्षित करते हैं। यह लक्ष्य आकृति को एक वैध DNA अनुक्रम के साथ भरने के लिए उन नियमों का उपयोग करता है।

एक बार डिज़ाइन हो जाने के बाद, प्रयोगशाला वैज्ञानिक संश्लेषण करते हैं, या रासायनिक रूप से स्टेपल नामक छोटे DNA किनारों का निर्माण करते हैं। ये स्टेपल एक लंबे किनारे को खींचते हैं, जिसे एक मचान कहा जाता है, इच्छित आकृति में। Kyounghwa Jeon, सियोल नेशनल विश्वविद्यालय में एक PhD उम्मीदवार जिसने परियोजना पर काम किया, कहते हैं कि प्रक्रिया "कागज पर स्टेपल लगाने के बहुत समान है।"

टीम ने पाया कि कुछ आकृतियां पहली बार नहीं रही, न कि AI में त्रुटि के कारण, बल्कि क्योंकि इनपुट आकृति स्वयं संरचनात्मक रूप से अस्थिर थी। उन मामलों को जल्दी पकड़ने के लिए उन्होंने डिज़ाइन चरण से पहले एक जांच जोड़ी।

इसका चिकित्सा के लिए क्या मतलब है?

अभी के लिए, यह मुख्य रूप से शोधकर्ताओं को प्रभावित करता है। Generative SNUPI का वर्तमान संस्करण कठोर संरचनाएं उत्पन्न करता है, और कई वास्तविक दुनिया के चिकित्सा उपयोग, जैसे दवा को कैंसर कोशिका तक निर्देशित करना, संरचनाओं की जरूरत है जो झुक और हिल सकते हैं। Do-Nyun Kim, सियोल नेशनल विश्वविद्यालय में एक सहायक प्रोफेसर, कहते हैं कि टीम भविष्य के अनुसंधान में गतिशील, पुनः कॉन्फ़िगर करने योग्य डिज़ाइन के लिए काम को विस्तारित करने की योजना बना रही है।

यदि यह लक्ष्य प्राप्त हो जाता है, तो व्यावहारिक परिणामों में अधिक सटीक दवा वितरण प्रणालियां और प्रतिरक्षा चिकित्सा के लिए नए उपकरण शामिल हो सकते हैं, उपचार जो प्रतिरक्षा प्रणाली को बीमारी से लड़ने के लिए प्रशिक्षित करते हैं। यह अभी भी साल दूर है। लेकिन आज, उपकरण पहले से ही एक मांग वाली, विशेषज्ञ-केवल प्रक्रिया को बहुत व्यापक समूह के वैज्ञानिकों के लिए सुलभ बनाता है।

Rebecca Taylor, कार्नेगी मेलन विश्वविद्यालय में यांत्रिक इंजीनियरिंग की प्रोफेसर जो अध्ययन में शामिल नहीं थीं, स्पष्ट रूप से कहती हैं: "पूरा क्षेत्र अपने उपकरणों द्वारा सक्षम और बाधित है। जब आप एक नया उपकरण बनाते हैं जो एक नई क्षमता सक्षम करता है, यह क्षेत्र के लिए बस एक बहुत बड़ी उन्नति है।"