Microsoft Research esittelee Quinen, monimodaalisen biologian maailmamallin

Microsoft Research esitteli 29. syyskuuta 2026 Quine-hankkeen, joka perustuu monimodaaliseen biologian maailmamalliin ja interaktiiviseen liitoskerrokseen, joka yhdistää mallin orkestrointi- ja päättelymalleihin, tieteellisiin työkaluihin, tutkimuskirjallisuuteen, märkä‑laboratorioon sekä niitä käyttäviin tutkijaryhmiin.

Ilmoituksen yhteydessä Microsoft avasi hakemukset ensimmäiselle Quine Fellows -ryhmälle ja kertoi, että yhteistyössä Broad Institute of MIT and Harvard -tutkijoiden kanssa se on käyttänyt järjestelmää rankatakseen yhdisteitä, joiden ennustetaan aiheuttavan terapeuttisia muutoksia kasvaimen solutilassa, ja että useita parhaiten sijoittuneita ehdokkaita on vahvistettu useissa märkä‑laboratoriotesteissä.

Ilmoituksen on laatinut Nicolo Fusi, vice president ja arvostettu tutkija, sekä Jonathan M. Carlson, vice president.

Maailmamalli, joka on rakennettu biologisten mittakaavojen yli

Microsoft määrittelee tavoittelemansa maailmamallin sellaiseksi, joka kuvaa biologisen järjestelmän tilan, ennustaa, miten tila muuttuu interventiosta, ja pohtii alavirtaisia seurauksia useita askeleita eteenpäin. Yritys sanoo, että tällainen järjestelmä ei korvaa kokeita; sen sijaan se antaa tutkijoille mahdollisuuden arvioida ja priorisoida ehdotettuja suuntia laskennallisesti ennen kuin rajalliset laboratorioresurssit sidotaan.

Quinen ydinmalli on koulutettu oppimaan esityksiä, jotka jakautuvat biologisten mittakaavojen ja tietotyyppien välillä, kuten sekvenssi, rakenne, toiminto, solutila ja kuvantaminen. Sen koulutusmodaliteetit kattavat genomiikan, proteiinit, kemian, RNA:n ja solutilan sekä bio‑kuvantamisen. Microsoft raportoi, että yhteiskoulutus näiden modaliteettien välillä vahvistaa suorituskykyä sen sijaan, että se heikentäisi: yhden modaliteetin todisteet voivat informoida ennusteita toisessa, tallentaen suhteita, joiden yritys sanoo voivan pysyä eristyksissä tai kadota, jos erilliset yksittäisen alan erikoismallit järjestettäisiin sen sijaan.

Microsoftin kuvauksen mukaan järjestelmä toimii syklisenä prosessina, joka alkaa ja päättyy tutkijaan: kysymys tuottaa ehdotuksia, ehdotukset muuttuvat toteuttamiskelpoisiksi kokeiksi, ja tuloksena saadut mittaukset tarkentavat sekä seuraavaa kysymystä että mallia itseään. Mallin ei tarvitse olla täydellinen, yritys toteaa, lisäten että se ei koskaan täysin pysty kuvaamaan biologiaa; sen tarvitsee vain ohjata kokeellista suunnittelua hyödyllisesti.

Quine-projektisivu kuvaa kolmea samanaikaisesti kehitettyä komponenttia: itse mallin, joka on rakennettu yhdistämään todisteita proteiinien, solujen, kudosten ja genomien välillä; työkalukerroksen, jonka tarkoitus on auttaa tutkijoita jakamaan kysymykset askeliksi, soveltamaan malleja ja tieteellisiä työkaluja, punnitsemaan todisteita ja tarkistamaan suunnitelmia; sekä tutkimusohjelman, jossa Microsoftin tutkijat, stipendiaatit, yhteistyökumppanit ja kokeelliset kumppanit testaavat järjestelmää todellisia biologisia kysymyksiä vastaan. Sivulla on merkitty tutkimuslinjat, jotka syöttävät Quinea vuosina 2021–2026, kattaen proteiinit, säätelevän genomin, kasvaimen mikroympäristön, kudospatologian, mikroskopian ja biologiset tiedot.

Microsoft Research kertoo viettäneensä yli kaksi vuosikymmentä työskennellen, missä laskenta kohtaa biologian, immunologian, virologian, genomisen, biolääketieteellisen kuvantamisen, solubiologian ja proteiinisuunnittelun aloilla, ja että Quine on noussut keskeiseksi osaksi sitä, miten sen tiimit pyrkivät löytöihin alueilla kuten syöpäbiologia, proteiinisuunnittelu, genominen tutkimus ja bio‑kuvantaminen.

Märkä‑laboratorion validointi haimasyöpässä

Ilmoitus sijoittaa järjestelmän konkreettiseen tapaukseen: haiman ductaalinen adenokarsinooma (PDAC), jonka Microsoft kuvaa yleisimmäksi haimasyövän muodoksi ja yhdeksi vaikeimmin hoidettavista. Broad Institute -tutkijoiden kanssa yritys on kehittänyt ja soveltanut potilaista johdettuja ex vivo -malleja vuosien ajan testatakseen pitkään jatkunutta hypoteesia: että kasvaimen käyttäytyminen ja lääkkeiden vaste riippuvat sen transkriptionaalisesta solutilasta sekä sen genetiikasta. PDAC‑kasvaimen solut voivat olla eri solutiloissa, jotka liittyvät hoitovasteeseen.

Kyseinen yhteistyö kuuluu Project Ex Vivo-hankkeeseen, yhteiseen syöpätutkimusohjelmaan Microsoftin ja Broad Institute:n välillä, Dana-Farber Cancer Institute:n tukemana, jonka tavoitteena on määritellä, suunnitella ja kohdistaa solutiloja syövässä. Sen alkuperäinen PDAC‑työ tarkasteli solutilan terapeuttista merkitystä ja sen mikroympäristön ajureita.

Microsoft raportoi käyttäneensä Quinea pisteyttämään ja rankkaamaan tuhansia yhdisteitä niiden potentiaalin perusteella siirtää kasvaimen soluja hoidon kannalta merkityksellisten tilojen välillä. Märkä‑laboratoriotutkimuksissa, jotka keskittyivät siirtymiseen klassisista basaalisiin solutiloihin, yritys kertoo, että Quinen korkeimmin sijoittamat yhdisteet siirsivät soluja eniten haluttuun suuntaan testeissä, ja että useat vahvimmista vaikutuksista liittyivät yhdisteisiin, joilla oli odottamattomia vaikutusmekanismeja; tuloksia Microsoft kuvaa varhaiseksi merkiksi siitä, että tekoäly voi tuoda esiin mahdollisuuksia lääkkeiden uudelleenkäyttöön ja löytöihin.

Prosessi, jonka aikana yhdisteiden hakutilaa kavennettiin ja valittiin lyhyt lista ehdokkaista laboratoriovahvistusta varten, kesti yhden viikonlopun, Microsoft kertoo, mikä yrityksen mukaan voi säästää kuukausia kokeellisesta työstä ja merkittäviä tutkimuskustannuksia.

Käänteinen siirtymä, basaalisesta tilasta takaisin klassiseen, osoittautui vaikeammaksi, mikä yrityksen mukaan vastasi Quinen ennustetta, että saatavilla olevat yhdisteet tuottaisivat heikompia vaikutuksia kyseisessä suunnassa. Kokeet vahvistivat myös erillisen Quinen ennusteen, jonka mukaan useat yhdisteet toistuvasti työntäisivät solut kohti erillistä kolmatta fenotyyppia, mikä Microsoftin mukaan viittaa siihen, että haiman syöpäsolujen tilamaailma on monimutkaisempi kuin yksinkertainen klassinen‑basaalinen akseli. Seuraavat askeleet tässä työssä sisältävät uusien RNA‑tietoaineistojen ja -tehtävien integroimisen, tilasiirtymäennusteiden tarkentamisen sekä kalibroitujen luottamusarvioiden lisäämisen, jotta tutkijat voivat priorisoida vahvimmat hypoteesit märkä‑laboratoriotesteihin.

Apurahan ehdot, suojatoimet ja vaiheittainen pääsy

Microsoft toteaa, että Quine on kokeellinen tutkimusteknologia, joka on tarkoitettu ainoastaan tutkimuskäyttöön eikä kliiniseen tai lääketieteelliseen käyttöön, ja että sen tulokset voivat olla puutteellisia tai epätarkkoja, mikä edellyttää pätevien tutkijoiden tarkastelua ja vahvistamista asianmukaisen tieteellisen ja kokeellisen työn avulla. Pääsyä otetaan käyttöön yrityksen kutsuman harkitun, vaiheittaisen lähestymistavan mukaisesti: aluksi saatavuus on rajoitettu Quine Fellows -ohjelmaan ja valikoituun tutkimusyhteistyöhön, jatkuvan sisäisen tarkastelun ja sisäänrakennettujen suojatoimien kanssa. Microsoft odottaa voivansa laajentaa pääsyä myöhemmin tuotteiden, kuten Microsoft Discovery, kautta teknologian kehittyessä.

Apuraha kestää 16 viikkoa, sisältää taloudellista tukea, ja sen isäntänä toimii Microsoft Research Cambridge, Massachusettsissa. Se on avoin tohtorikandidaateille, postdoc-tutkijoille, tutkimustieteilijöille sekä akateemisille tai itsenäisille tutkijoille. Osallistujat työskentelevät Microsoftin tutkijoiden rinnalla käyttäen Quinea ja laskentaresursseja, ja jotkut projektit voivat myös saada kokeellista tukea. Listatut kiinnostuksen kohteet sisältävät proteiinisuunnittelun ja -insinöörityön; entsyymisuunnittelun, -löytämisen ja -optimoinnin; solutilan geneettisen ja kemiallisen häiriön; varhaisen vaiheen terapeuttisen tutkimuksen aliresursoiduilla tautialueilla, mukaan lukien hypoteesien ja yhdisteiden priorisointi; sekä viereiset ongelmat, joissa nopeampi iteraatio suunnittelun ja kokeen välillä voisi muuttaa lopputulosta.

Apurahasivusto varoittaa, että hakeminen ei takaa valintaa eikä pääsyä, ja että osallistuminen sekä tuki riippuvat kelpoisuudesta, valinnasta, kapasiteetista ja kirjallisista apurahan ehdoista. Hakemukset ensimmäiseen ryhmään avattiin 29. syyskuuta 2026 ja ne olivat avoinna 2. marraskuuta 2026 asti; itse apuraha on aikataulutettu 7. kesäkuuta 2027 – 24. syyskuuta 2027 välille.