Microsoft Research представляет Quine, мульти‑модальную мировую модель биологии

Microsoft Research 29 сентября 2026 года представила Quine, исследовательскую инициативу, построенную вокруг мульти‑модальной мировой модели биологии и интерактивного интерфейса, связывающего модель с оркестровочными и рассуждающими моделями, научными инструментами, исследовательской литературой, мокрой лабораторией и командами учёных, использующих их.

Вместе с объявлением Microsoft открыла приём заявок на первый набор стипендиатов Quine Fellows и сообщила, что, работая с исследователями Broad Institute of MIT and Harvard, она использовала систему для ранжирования соединений, предсказанных как способные вызвать терапевтические изменения состояния опухолевых клеток, при этом несколько кандидатов, занявших верхние позиции, были подтверждены в нескольких экспериментах в мокрой лаборатории.

Объявление подготовили Николо Фузи, вице‑президент и выдающийся учёный, и Джонатан М. Карлсон, вице‑президент.

Мировая модель, построенная на различных биологических масштабах

Microsoft определяет разрабатываемую мировую модель как такую, которая представляет состояние биологической системы, прогнозирует, как это состояние изменится при вмешательстве, и рассуждает о последующих последствиях на несколько шагов вперёд. Компания утверждает, что такая система не заменит эксперименты; вместо этого она позволит исследователям вычислительно оценивать и ранжировать возможные направления, прежде чем расходовать ограниченные лабораторные ресурсы.

Основная модель Quine обучается извлекать представления, общие для разных биологических масштабов и типов данных, среди которых последовательности, структура, функция, состояние клеток и визуализация. Ее обучающие модальности охватывают геномику, белки, химию, РНК и состояние клеток, а также биовизуализацию. Microsoft сообщает, что совместное обучение по этим модальностям усиливает, а не ослабляет производительность: данные одной модальности могут информировать предсказания в другой, фиксируя взаимосвязи, которые, по словам компании, могут оставаться изолированными или теряться, если вместо этого использовать отдельные специализированные модели для каждой области.

Согласно описанию Microsoft, система работает в виде цикла, который начинается и заканчивается учёным: вопрос порождает предложения, предложения превращаются в эксперименты, которые стоит провести, а полученные измерения уточняют как следующий вопрос, так и саму модель. Компания отмечает, что модель не обязана быть идеальной, добавляя, что она никогда не сможет полностью отразить биологию; ей достаточно эффективно направлять дизайн экспериментов.

На страница проекта Quine описываются три компонента, разрабатываемые одновременно: сама модель, построенная для соединения доказательств по белкам, клеткам, тканям и геномам; слой инструментов, предназначенный помочь исследователям разбивать вопросы на шаги, применять модели и научные инструменты, оценивать доказательства и корректировать планы; а также исследовательская программа, в которой учёные Microsoft, стипендиаты, сотрудники и экспериментальные партнёры проверяют систему на реальных биологических задачах. Страница указывает, что исследовательские линии, подпитывающие Quine, охватывают период с 2021 по 2026 годы и включают белки, регуляторный геном, опухолевую микросреду, патологию тканей, микроскопию и биологические данные.

Microsoft Research заявляет, что более двух десятилетий работает на стыке вычислений и биологии, охватывая иммунологию, вирусологию, геномику, биомедицинскую визуализацию, клеточную биологию и инженерию белков, и что Quine стала центральным элементом того, как её команды проводят исследования в таких областях, как биология рака, инженерия белков, геномика и биовизуализация.

Валидация в мокрой лаборатории при раке поджелудочной железы

В объявлении система обосновывается на конкретном примере: аденокарцинома протоков поджелудочной железы (PDAC), которую Microsoft описывает как наиболее распространённую форму рака поджелудочной железы и одну из самых трудных для лечения. Совместно с исследователями Broad Institute компания в течение нескольких лет разрабатывала и применяла экзово модели, полученные из образцов пациентов, чтобы проверить давнюю гипотезу: что поведение опухоли и её реакция на препараты зависят от её транскрипционного состояния клеток, а также от генетики. Клетки опухоли PDAC могут находиться в разных клеточных состояниях, связанных с реакцией на лечение.

Это сотрудничество входит в Project Ex Vivo, совместный онкологический исследовательский проект Microsoft и Broad Institute при поддержке Dana-Farber Cancer Institute, направленный на определение, инженерию и таргетирование клеточных состояний в раке. Его начальная работа по PDAC изучала терапевтическую значимость клеточного состояния и факторов микросреды, его драйверов.

Microsoft сообщает, что использует Quine для оценки и ранжирования тысяч соединений по их потенциалу переводить опухолевые клетки между состояниями, релевантными терапии. В экспериментах в мокрой лаборатории, сосредоточенных на переходе от классических к базальным клеточным состояниям, компания отмечает, что соединения, получившие высший рейтинг от Quine, перемещали клетки наиболее далеко в нужном направлении во всех тестах, и несколько самых сильных эффектов наблюдались у соединений с неожиданными механизмами действия, что Microsoft описывает как ранний признак того, что ИИ может выявлять возможности для репурпозинга и открытия новых лекарств.

Процесс, от сужения пространства поиска соединений до отбора короткого списка кандидатов для лабораторной валидации, занял один уик‑энд, сообщает Microsoft, темп, который, по их словам, может сэкономить месяцы экспериментальной работы и значительные расходы на исследования.

Обратный переход от базального к классическому оказался более сложным, что, по словам компании, соответствует предсказанию Quine о том, что доступные соединения будут давать более слабые эффекты в этом направлении. Эксперименты также подтвердили отдельное предсказание Quine, согласно которому несколько соединений будут неоднократно заставлять клетки переходить к отдельному третьему фенотипу, что, по словам Microsoft, указывает на то, что ландшафт состояний клеток панкреатического рака более сложен, чем простая ось классический‑базальный. Следующие шаги в этой работе включают интеграцию новых наборов данных РНК и задач, уточнение предсказаний переходов состояний и добавление откалиброванных оценок уверенности, чтобы учёные могли ранжировать самые сильные гипотезы для экспериментального тестирования в лаборатории.

Условия стипендии, меры предосторожности и поэтапный доступ

Microsoft заявляет, что Quine является экспериментальной исследовательской технологией, предназначенной исключительно для исследований и не предназначена для клинического или медицинского использования, а её результаты могут быть неполными или неточными, требуя проверки квалифицированными исследователями и валидации посредством соответствующей научной и экспериментальной работы. Доступ предоставляется в рамках того, что компания называет продуманным поэтапным подходом: начальная доступность ограничена программой Quine Fellows и отдельными исследовательскими коллаборациями, при постоянном внутреннем контроле и встроенных мерах предосторожности. Microsoft сообщает, что планирует расширить доступ позже через такие продукты, как Microsoft Discovery, по мере созревания технологии.

Стипендия длится 16 недель, включает финансовую поддержку и проводится в Microsoft Research в Кембридже, штат Массачусетс. Она открыта для кандидатов наук, постдоков, исследовательских учёных, а также академических и независимых исследователей. Участники будут работать рядом с исследователями Microsoft, имея доступ к Quine и вычислительным ресурсам, при этом некоторые проекты могут также получить экспериментальную поддержку. Перечисленные области интересов включают проектирование и инженерию белков; проектирование, открытие и оптимизацию ферментов; генетическое и химическое возмущение состояния клетки; ранние стадии терапевтических исследований в недостаточно финансируемых областях заболеваний, включая приоритизацию гипотез и соединений; а также смежные задачи, где более быстрая итерация между дизайном и экспериментом может изменить результат.

Страница стипендии предупреждает, что подача заявки не гарантирует ни отбора, ни доступа, а участие и поддержка зависят от соответствия требованиям, отбора, доступных мест и письменных условий стипендии. Приём заявок на первый набор открылся 29 сентября 2026 г. и продлится до 2 ноября 2026 г.; сама стипендия запланирована на период с 7 июня 2027 г. по 24 сентября 2027 г.