Microsoft Research představuje Quine, multimodální světový model biologie

Microsoft Research dne 29. září 2026 představil Quine, výzkumný projekt postavený kolem multimodálního světového modelu biologie a interaktivního rozhraní, které propojuje model s modely pro orchestraci a uvažování, vědeckými nástroji, výzkumnou literaturou, mokrým laboratoří a týmy vědců, kteří je používají.

S oznámením Microsoft otevřel přihlášky pro první kohortu Quine Fellows a uvedl, že ve spolupráci s výzkumníky z Broad Institute of MIT and Harvard systém použil k řazení sloučenin, u nichž se předpovídá terapeutické posuny ve stavu nádorových buněk, přičemž několik nejlépe hodnocených kandidátů bylo ověřeno v několika mokrých laboratorních testech.

Oznámení je autorství Nicolo Fusiho, viceprezidenta a významného vědce, a Jonathana M. Carlsona, viceprezidenta.

Světový model postavený napříč biologickými měřítky

Microsoft definuje světový model, který usiluje vytvořit, jako takový, který reprezentuje stav biologického systému, předpovídá, jak se tento stav změní při zásahu, a uvažuje o následných důsledcích několik kroků dopředu. Společnost uvádí, že takový systém by nenahradil experimentování; místo toho by umožnil výzkumníkům kvantitativně zvažovat a řadit kandidátní směry před tím, než nasadí omezené laboratorní zdroje.

Jádrový model Quine je trénován tak, aby se učil reprezentace sdílené napříč biologickými měřítky a typy dat, mezi nimiž jsou sekvence, struktura, funkce, buněčný stav a zobrazování. Jeho tréninkové modality zahrnují genomiku, proteiny, chemii, RNA a stav buněk a biozobrazování. Microsoft uvádí, že společný trénink napříč těmito modalitami posiluje, spíše než oslabuje, výkon: důkazy z jedné modality mohou informovat předpovědi v jiné, zachycující vztahy, o nichž společnost tvrdí, že by mohly zůstat v izolaci nebo být ztraceny, pokud by byly místo toho orchestrální samostatné modely specializované na jedinou doménu.

Podle popisu Microsoft systém funguje jako cyklus, který začíná a končí vědcem: otázka vede k návrhům, návrhy se promění v experimenty, které stojí za provedení, a výsledná měření upravují jak další otázku, tak samotný model. Model nemusí být dokonalý, uvádí společnost, a doplňuje, že nikdy biologii dokonale nezachytí; potřebuje pouze užitečně vést návrh experimentů.

Stránka projektu Quine popisuje tři komponenty vyvíjené souběžně: samotný model, vytvořený k propojení důkazů napříč proteiny, buňkami, tkáněmi a genomem; vrstvu nástrojů určenou pomoci výzkumníkům rozdělit otázky na kroky, aplikovat modely a vědecké nástroje, zvažovat důkazy a upravovat plány; a výzkumný program, ve kterém vědci Microsoftu, stipendisté, spolupracovníci a experimentální partneři testují systém na skutečných biologických otázkách. Stránka uvádí, že výzkumné linie přispívající do Quine jsou datovány mezi lety 2021 a 2026 a zahrnují proteiny, regulační genom, tumorální mikroprostředí, patologii tkání, mikroskopii a biologická data.

Microsoft Research uvádí, že strávil více než dvě dekády prací na průsečíku výpočetní techniky a biologie, napříč imunologií, virologií, genomikou, biomedicínským zobrazováním, buněčnou biologií a inženýrstvím proteinů, a že Quine se stal ústředním prvkem toho, jak jeho týmy usilují o objevy v oblastech zahrnujících biologii rakoviny, inženýrství proteinů, genomiku a biozobrazování.

Mokrý laboratorní ověření u rakoviny slinivky břišní

Oznámení zakotvuje systém v konkrétním případě: pankreatický duktální adenokarcinom (PDAC), který Microsoft popisuje jako nejčastější formu rakoviny slinivky břišní a jednu z nejnáročnějších na léčbu. Ve spolupráci s výzkumníky z Broad Institute společnost vyvinula a během let aplikovala ex vivo modely odvozené od pacientů, aby otestovala dlouhodobou hypotézu: že chování nádoru a jeho reakce na léky závisí na jeho transkripčním buněčném stavu i na genetice. Buňky nádoru PDAC mohou existovat v různých buněčných stavech spojených s odpovědí na léčbu.

Tato spolupráce spadá pod Project Ex Vivo, společný výzkumný projekt v oblasti rakoviny mezi Microsoft a Broad Institute s podporou Dana-Farber Cancer Institute, zaměřený na definování, inženýrství a cílení buněčných stavů v rakovině. Jeho počáteční práce na PDAC zkoumala terapeutický význam buněčného stavu a jeho mikroprostředí.

Microsoft uvádí, že používá Quine k hodnocení a řazení tisíců sloučenin podle jejich potenciálu přesunout nádorové buňky mezi stavy relevantními pro terapii. Ve studiích v mokré laboratoři zaměřených na přechod z klasických na bazální buněčné stavy společnost uvádí, že sloučeniny, které Quine ohodnotil nejvýše, posunuly buňky nejvíce v požadovaném směru napříč testy, a několik nejsilnějších účinků zahrnovalo sloučeniny s neočekávanými mechanismy účinku, což Microsoft popisuje jako první náznak toho, že AI může odhalit příležitosti pro repurposing a objevování léků.

Proces, od zúžení prostoru pro vyhledávání sloučenin po výběr krátkého seznamu kandidátů pro laboratorní validaci, trval jeden víkend, uvádí Microsoft, tempo, které popisuje jako potenciální úsporu měsíců experimentální práce a značných výzkumných nákladů.

Reverzní posun z bazálního zpět k klasickému se ukázal být obtížnější, což společnost uvádí jako výsledek odpovídající předpovědi Quine, že dostupné sloučeniny budou v tomto směru mít slabší účinky. Experimenty také potvrdily samostatnou předpověď Quine, že několik sloučenin bude opakovaně tlačit buňky k odlišnému třetímu fenotypu, což podle Microsoft naznačuje, že krajina buněčných stavů pankreatického karcinomu je složitější než jednoduchá klasicko‑bazální osa. Další kroky v této práci zahrnují integraci nových RNA datových sad a úkolů, zpřesnění předpovědí přechodů stavů a přidání kalibrovaných odhadů důvěry, aby vědci mohli řadit nejsilnější hypotézy pro testování v mokrých laboratořích.

Podmínky stipendia, ochranná opatření a postupný přístup

Microsoft uvádí, že Quine je experimentální výzkumná technologie určená výhradně pro výzkum a ne pro klinické nebo lékařské použití, a že její výstupy mohou být neúplné nebo nepřesné, což vyžaduje revizi kvalifikovanými výzkumníky a ověření prostřednictvím příslušné vědecké a experimentální práce. Přístup je zaváděn v rámci takzvaného záměrného, postupného přístupu: počáteční dostupnost je omezena na program Quine Fellows a vybrané výzkumné spolupráce, s průběžnou interní kontrolou a vestavěnými bezpečnostními opatřeními. Microsoft uvádí, že v budoucnu plánuje rozšířit přístup prostřednictvím produktů, jako je Microsoft Discovery, jakmile se technologie vyvine.

Stipendium trvá 16 týdnů, zahrnuje finanční podporu a je pořádáno výzkumným centrem Microsoft Research v Cambridge v Massachusetts. Je otevřeno kandidátům na PhD, postdoktorandům, výzkumným vědcům a akademickým či nezávislým výzkumníkům. Účastníci budou pracovat po boku výzkumníků Microsoftu s přístupem k Quine a výpočetním zdrojům, přičemž některé projekty mohou také získat experimentální podporu. Mezi uvedenými oblastmi zájmu jsou návrh a inženýrství proteinů; návrh, objevení a optimalizace enzymů; genetické a chemické narušení buněčného stavu; výzkum terapeutik v rané fázi v nedostatečně financovaných oblastech onemocnění, včetně prioritizace hypotéz a sloučenin; a související problémy, kde rychlejší iterace mezi návrhem a experimentem může změnit výsledek.

Stránka stipendia upozorňuje, že podání žádosti nezaručuje ani výběr, ani přístup, a že účast a podpora závisí na způsobilosti, výběru, kapacitě a písemných podmínkách stipendia. Přihlášky do první kohorty byly otevřeny 29. září 2026 a běžely do 2. listopadu 2026; samotné stipendium je naplánováno na období od 7. června 2027 do 24. září 2027.