ネットフリックスのような企業が使用するアルゴリズムは、神経変性疾患の生物学的言語を解読する可能性がある

ネットフリックス、フェイスブック、アマゾンなどの企業で使用されている強力なアルゴリズムは、ヘルスケアにおいて大きな影響を与える可能性がある。これらは、がんやアルツハイマー病などの神経変性疾患の生物学的言語を予測する能力を示している。

この取り組みは、ケンブリッジ大学セントジョンズカレッジの学者によって行われた。彼らは、数十年間にわたって生成された大量のデータをコンピュータ言語モデルに与え、人工知能（AI）が人間よりも高度な発見をすることができるかどうかを調べた。結果は、技術が生物学的言語を解読する能力を持っていることを示した。

この研究は、科学雑誌PNASに掲載され、「タンパク質凝集体の分子文法の学習：シーケンス決定因子と埋め込みから」と題されている。専門家によると、これは「細胞内で疾患を引き起こす文法的ミスを修正する」ために使用できる可能性がある。

トゥオマス・ノウルズ教授は、この研究の第一著者であり、セントジョンズカレッジのフェローである。

「神経変性疾患とがんの研究にマシンラーニング技術を導入することは、絶対的なブレークスルーとなる。最終的には、人工知能を使用して、症状を大幅に軽減したり、認知症の発症を完全に防ぐことができる薬を開発することが目標である。」

強力なアルゴリズム

ネットフリックスやフェイスブックで使用されているマシンラーニングアルゴリズムは、消費者とその行動について高度な予測を行う。これは、ネットフリックスが新しい映画を推薦したり、フェイスブックが新しい友達を推薦したりするときに起こることである。アレクサやシリなどのボイスアシスタントは、個人の声にすぐに反応することができる。

カディ・リース・サール博士は、この研究の第一著者であり、セントジョンズカレッジの研究フェローである。彼女は、類似の技術を使用して、大規模な言語モデルを訓練し、疾患におけるタンパク質の挙動を特定することを目指した。

「人間の体内には数千種類のタンパク質があり、その多くについてはまだ機能がわかっていない。私たちは、ニューラルネットワークベースの言語モデルに、タンパク質の言語を学ばせた。」と彼女は述べた。

「特に、科学者が理解する必要がある、細胞内で見られるタンパク質の液滴状凝集体の言語を学ばせた。がんやアルツハイマー病などの疾患の生物学的言語と機能不全の言語を解読するために、科学者がこれらのタンパク質の言語を理解する必要がある。私たちは、プログラムが、科学者がすでに発見しているタンパク質の言語を、明示的に教えられなくても学習できることを発見した。」

科学者は、数百種類の神経変性疾患があると考えられており、最も一般的なものはアルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病である。アルツハイマー病は、世界中で5000万人以上に影響を与えている。疾患の進行中、タンパク質が凝集して健康な神経細胞を殺す。

タンパク質凝集体とNLP技術

健康な脳では、これらのタンパク質の凝集体は効果的に除去される。最近の研究によると、科学者は、ある種の異常タンパク質が凝集体を形成することができると考えている。これらの凝集体は、膜を持たない液滴状のタンパク質であり、自由に融合して分離することができる。

「タンパク質凝集体は、最近、科学界で多くの注目を集めている。細胞内で、遺伝子発現やタンパク質合成などの重要なイベントを制御するからである」と、ノウルズ教授は述べた。

「これらのタンパク質ドロップの欠陥は、がんなどの疾患につながる可能性がある。したがって、タンパク質の機能不全の分子起源を研究するために、自然言語処理技術を導入することは、細胞内で疾患を引き起こす文法的ミスを修正するために不可欠である。」と彼は続けた。

「私たちは、アルゴリズムに既知のタンパク質のすべてのデータを与え、人間の言語と同様にタンパク質の言語を学ばせた。WhatsAppがあなたが使用する単語を提案するのと同じように、」サール博士は述べた。

「そして、私たちは、特定のタンパク質のみが細胞内で凝集体を形成する文法を尋ねることができた。これは非常に困難な問題であり、解決することで、疾患の言語のルールを学ぶことができる。」とサール博士は続けた。

この進歩の背後にある主な要因は、利用可能なデータの増加、計算能力の向上、技術的進歩である。マシンラーニングは、これらの分野の研究を劇的に変える可能性があり、予測不可能な発見を可能にする。

サール博士によると、「マシンラーニングは、研究者が考えるターゲットの制限を受けない。新しいつながりが見つかり、まだ考えられていないものが見つかる。本当に非常に興奮する。」

新しいネットワークは、世界中の研究者に利用可能であり、増え続ける数の科学者が参加している。