Selama beberapa dekade, para ilmuwan telah berjuang untuk memahami hamparan luas DNA non-coding dalam genom kita—sering disebut “DNA sampah” karena DNA tersebut tidak secara langsung membentuk protein. Kini, Google DeepMind telah meluncurkan AlphaGenome, model kecerdasan buatan baru yang dirancang untuk memprediksi bagaimana materi genetik misterius ini memengaruhi kesehatan dan penyakit. Hal ini mewakili lompatan maju yang signifikan dalam bidang genomik, yang berpotensi membuka wawasan tentang bagaimana mutasi berdampak pada ekspresi gen.
Bahasa Tersembunyi Genom
Genom manusia sebagian besar bersifat non-coding, dengan lebih dari 98% terdiri dari DNA yang tidak diterjemahkan menjadi protein. Namun, “materi gelap” ini mengatur aktivitas gen, menentukan apakah sel berfungsi dengan baik atau menjadi sakit. Tantangannya adalah memprediksi bagaimana wilayah non-coding ini bekerja—hingga saat ini.
AlphaGenome menganalisis rangkaian DNA hingga satu juta pasangan basa, menilai bagaimana mutasi mengubah ekspresi gen. Ini adalah langkah penting karena penyakit genetik sering kali berasal dari perubahan pada daerah non-coding, bukan hanya gen yang mengkode protein. Pencipta model ini telah menyediakannya secara gratis untuk komunitas riset yang lebih luas.
Membangun Kesuksesan AI
AlphaGenome dibangun berdasarkan terobosan DeepMind sebelumnya dalam biologi yang didukung AI. Yang pertama adalah AlphaFold, yang secara akurat memprediksi struktur protein dari rangkaian asam amino, sehingga pengembangnya mendapatkan Hadiah Nobel Kimia pada tahun 2024. Lalu muncullah AlphaMissense, yang berfokus pada mutasi pengkode protein. AlphaGenome memperluas kekuatan ini ke ruang non-coding yang luas, mengatasi masalah yang sebelumnya sulit diselesaikan.
“Sepertinya Anda memiliki sebuah buku besar yang berisi tiga miliar karakter, dan sesuatu yang salah terjadi dalam buku ini,” jelas Pushmeet Kohli, Wakil Presiden Sains DeepMind. “AlphaGenome dapat digunakan untuk mengatakan, ‘Jika Anda mengubah kata-kata ini, apa efeknya?’”
Cara Kerja AlphaGenome
Model ini menggabungkan data dari berbagai sumber terkait ekspresi gen, mengidentifikasi pola, dan memprediksi konsekuensi fungsional dari perubahan DNA. Inovasi utamanya adalah kemampuannya menangani rangkaian DNA yang sangat panjang tanpa mengorbankan akurasi—suatu keterbatasan dari alat-alat yang ada sebelumnya. Artinya, para peneliti dapat mempelajari seluruh wilayah regulasi sekaligus, dibandingkan mengumpulkan data yang terfragmentasi.
Potensi Aplikasi
AlphaGenome belum siap untuk penggunaan klinis. Namun penerapan penelitiannya sangat luas:
– Memahami Penyakit: Menunjukkan dengan tepat mutasi yang mendorong penyakit genetik, termasuk kanker.
– Terapi Gen: Merancang pengobatan yang lebih efektif dengan menargetkan wilayah peraturan yang tepat.
– Studi Seluruh Genom: Menganalisis bagaimana genom mengatur gen di berbagai sel dan jaringan.
– Kondisi Langka: Membantu mendiagnosis kelainan genetik langka yang mutasi utamanya tidak diketahui.
“Dari semua evaluasi terbaik yang kami miliki, AlphaGenome sepertinya sedikit mendorong kemajuan,” kata David Kelley dari Calico Life Sciences.
Peringatan dan Langkah ke Depan
AlphaGenome memiliki keterbatasan. Ia dilatih hanya pada genom manusia dan tikus dan mungkin tidak berpengaruh pada spesies lain. Modelnya juga tidak sempurna; itu mungkin memperkirakan tidak ada efek ketika ada. Para peneliti berupaya meningkatkan kekuatan prediksi dan mengukur ketidakpastian.
“Memprediksi bagaimana suatu penyakit bermanifestasi dari genom adalah masalah yang sangat sulit, dan model ini tidak mampu memprediksi hal tersebut secara ajaib,” kata Žiga Avsec, pimpinan genomik DeepMind. “Tetapi AlphaGenome dapat mempersempit kemungkinan mutasi yang terlibat dalam suatu penyakit, sehingga berguna untuk memprioritaskan penelitian.”
AlphaGenome mewakili kemajuan bertahap namun nyata. Hal ini tidak akan memecahkan misteri genom dalam semalam, namun menawarkan alat baru yang ampuh untuk mengungkap kompleksitas cetak biru kehidupan.
