Microsoft Research przedstawia Quine, multimodalny model świata biologii

Microsoft Research 29 września 2026 roku przedstawił Quine, przedsięwzięcie badawcze oparte na multimodalnym modelu świata biologii oraz interaktywnym interfejsie, który łączy model z modelami orkiestracji i rozumowania, narzędziami naukowymi, literaturą badawczą, laboratorium mokrym oraz zespołami naukowców z nich korzystających.

Wraz z ogłoszeniem Microsoft otworzył przyjmowanie zgłoszeń do pierwszej kohorty Quine Fellows i poinformował, że współpracując z naukowcami z Broad Institute of MIT and Harvard, wykorzystał system do klasyfikacji związków przewidywanych jako wywołujące terapeutyczne zmiany w stanie komórek nowotworowych, przy czym kilka najwyżej ocenionych kandydatów zostało zweryfikowanych w licznych testach w laboratorium mokrym.

Ogłoszenie zostało przygotowane przez Nicolo Fusi, wiceprezesa i wybitnego naukowca, oraz Jonathana M. Carlsona, wiceprezesa.

Model świata zbudowany na różnych skalach biologicznych

Microsoft definiuje model świata, który realizuje, jako taki, który przedstawia stan systemu biologicznego, prognozuje, jak ten stan zmieni się pod wpływem interwencji, oraz rozważa konsekwencje downstream na kilka kroków naprzód. Firma twierdzi, że taki system nie zastąpi eksperymentów; zamiast tego umożliwi naukowcom ocenić i uszeregować proponowane kierunki obliczeniowo, zanim przeznaczą ograniczone zasoby laboratoryjne.

Rdzeń modelu Quine jest trenowany, aby uczyć się reprezentacji wspólnych dla różnych skal biologicznych i typów danych, wśród których znajdują się sekwencje, struktura, funkcja, stan komórkowy i obrazowanie. Jego modalności treningowe obejmują genomikę, białka, chemię, RNA oraz stan komórek, a także bioobrazowanie. Microsoft podaje, że wspólne trenowanie tych modalności wzmacnia, a nie osłabia wydajność: dowody z jednej modalności mogą informować prognozy w innej, uchwycając zależności, które według firmy mogłyby pozostać odizolowane lub zostać utracone, gdyby zamiast tego stosowano oddzielne modele specjalistyczne dla pojedynczych dziedzin.

Według opisu Microsoft, system działa jako cykl rozpoczynający i kończący się naukowcem: pytanie generuje propozycje, propozycje przekształcają się w eksperymenty warte przeprowadzenia, a uzyskane pomiary udoskonalają zarówno kolejne pytanie, jak i sam model. Firma podkreśla, że model nie musi być doskonały, dodając, że nigdy nie odzwierciedli w pełni biologii; wystarczy, że będzie użytecznie wspomagał projektowanie eksperymentów.

Strona Quine strona projektu opisuje trzy komponenty rozwijane równocześnie: sam model, zaprojektowany do łączenia dowodów dotyczących białek, komórek, tkanek i genomów; warstwę narzędziową mającą pomóc naukowcom rozłożyć pytania na kroki, zastosować modele i narzędzia naukowe, ocenić dowody i zrewidować plany; oraz program badawczy, w którym naukowcy Microsoft, stypendyści, współpracownicy i partnerzy eksperymentalni testują system na rzeczywistych pytaniach biologicznych. Strona podaje, że linie badawcze zasilające Quine obejmują lata 2021–2026 i dotyczą białek, genomu regulacyjnego, mikrośrodowiska nowotworu, patologii tkanek, mikroskopii oraz danych biologicznych.

Microsoft Research informuje, że od ponad dwóch dekad działa na styku obliczeń i biologii, obejmując immunologię, wirusologię, genomikę, obrazowanie biomedyczne, biologię komórki i inżynierię białek, a Quine stał się centralnym elementem w sposobie, w jaki jego zespoły prowadzą odkrycia w dziedzinach takich jak biologia nowotworów, inżynieria białek, genomika i bioobrazowanie.

Weryfikacja w laboratorium mokrym w raku trzustki

Ogłoszenie osadza system w konkretnym przypadku: gruczolak przewodowy trzustki (PDAC), który Microsoft opisuje jako najczęstszy rodzaj raka trzustki i jeden z najtrudniejszych do leczenia. Wspólnie z naukowcami z Broad Institute firma opracowała i stosowała modele ex vivo pochodzące od pacjentów przez lata, aby przetestować długo utrzymującą się hipotezę: że zachowanie guza i jego reakcja na leki zależą od stanu transkrypcyjnego komórek oraz od genetyki. Komórki nowotworowe PDAC mogą znajdować się w różnych stanach komórkowych powiązanych z odpowiedzią na leczenie.

Ta współpraca mieści się w ramach Project Ex Vivo, wspólnego przedsięwzięcia badawczego w dziedzinie raka prowadzonego przez Microsoft i Broad Institute przy wsparciu Dana-Farber Cancer Institute, mającego na celu definiowanie, inżynierię i celowanie w stany komórkowe w nowotworach. Początkowe prace nad PDAC badały terapeutyczne znaczenie stanu komórkowego oraz jego mikrośrodowiskowych czynników.

Microsoft informuje, że wykorzystuje Quine do oceny i klasyfikacji tysięcy związków pod kątem ich potencjału do przemieszczania komórek nowotworowych pomiędzy stanami istotnymi dla terapii. W badaniach w laboratorium mokrym skoncentrowanych na przejściu od klasycznych do bazalnych stanów komórkowych, firma twierdzi, że związki najwyżej ocenione przez Quine przemieszczały komórki najdalej w zamierzonym kierunku w różnych testach, a kilka z najsilniejszych efektów dotyczyło związków o nieoczekiwanych mechanizmach działania, co Microsoft opisuje jako wczesny sygnał, że sztuczna inteligencja może ujawnić możliwości ponownego wykorzystania leków i odkryć.

Proces, od zawężenia przestrzeni poszukiwań związków po wybranie krótkiej listy kandydatów do weryfikacji laboratoryjnej, zajął jeden weekend, podaje Microsoft, tempo, które opisuje jako potencjalne oszczędzenie miesięcy pracy eksperymentalnej i znacznych kosztów badań.

Odwrócenie przejścia, od stanu bazalnego z powrotem do klasycznego, okazało się trudniejsze, co firma twierdzi, że potwierdza prognozę Quine, że dostępne związki wywołają słabsze efekty w tym kierunku. Eksperymenty potwierdziły również oddzielną prognozę Quine, że kilka związków będzie wielokrotnie kierować komórki w stronę odrębnego trzeciego fenotypu, co, według Microsoft, sugeruje, że krajobraz stanów komórek raka trzustki jest bardziej złożony niż prosty oś klasyczno‑bazalna. Kolejne kroki w tej pracy obejmują integrację nowych zestawów danych RNA i zadań, udoskonalenie prognoz przejść stanów oraz dodanie skalowanych oszacowań pewności, aby naukowcy mogli uszeregować najsilniejsze hipotezy do testów w laboratorium mokrym.

Warunki stypendium, zabezpieczenia i dostęp etapowy

Microsoft twierdzi, że Quine jest technologią badawczą eksperymentalną, przeznaczoną wyłącznie do badań i nie do zastosowań klinicznych ani medycznych, a jej wyniki mogą być niekompletne lub niedokładne, co wymaga przeglądu przez wykwalifikowanych badaczy oraz walidacji w ramach odpowiednich prac naukowych i eksperymentalnych. Dostęp jest udostępniany w ramach tego, co firma nazywa celowym, etapowym podejściem: początkowa dostępność jest ograniczona do programu Quine Fellows oraz wybranych współprac badawczych, przy ciągłym wewnętrznym przeglądzie i wbudowanych zabezpieczeniach. Microsoft mówi, że planuje później rozszerzyć dostęp poprzez produkty takie jak Microsoft Discovery, gdy technologia będzie dojrzewać.

Stypendium trwa 16 tygodni, obejmuje wsparcie finansowe i jest organizowane przez Microsoft Research w Cambridge, w stanie Massachusetts. Jest otwarte dla kandydatów na doktorat, postdoktorantów, naukowców badawczych oraz badaczy akademickich lub niezależnych. Uczestnicy będą pracować razem z badaczami Microsoft, mając dostęp do Quine i zasobów obliczeniowych, a niektóre projekty mogą również otrzymać wsparcie eksperymentalne. Wymienione obszary zainteresowań obejmują projektowanie i inżynierię białek; projektowanie, odkrywanie i optymalizację enzymów; genetyczną i chemiczną perturbację stanu komórek; wczesne badania terapeutyczne w słabo zasobionych obszarach chorób, w tym priorytetyzację hipotez i związków; oraz powiązane problemy, w których szybsza iteracja między projektowaniem a eksperymentem może zmienić wynik.

Strona stypendium ostrzega, że złożenie wniosku nie gwarantuje ani wyboru, ani dostępu, a udział i wsparcie zależą od spełnienia kryteriów, wyboru, dostępności oraz pisemnych warunków stypendium. Aplikacje do pierwszej kohorty otwarto 29 września 2026 r. i przyjmowano do 2 listopada 2026 r.; samo stypendium jest zaplanowane na okres od 7 czerwca 2027 r. do 24 września 2027 r.