中文大學(xué)(CUHK)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程系(CSE)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了新的基因表達(dá)嵌入框架(GEEK)，該技術(shù)將人工智能技術(shù)用于機(jī)器學(xué)習(xí)和自然語言處理中，以進(jìn)行研究基因表達(dá)的調(diào)節(jié)。與以前的研究一次只關(guān)注一種或幾種監(jiān)管機(jī)制相比，該新框架可以同時(shí)研究多種機(jī)制的共同作用。描述這項(xiàng)新研究的研究文章已發(fā)表在著名的國際科學(xué)雜志《自然機(jī)器智能》上。該框架可以幫助研究癌癥的原因和治療方法。

每個(gè)人體都包含數(shù)十萬億個(gè)細(xì)胞。盡管它們大多共享相同的DNA序列，但它們的基因活性卻可以明顯不同。這種活動(dòng)稱為“基因表達(dá)”，受許多調(diào)節(jié)機(jī)制的影響，例如轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合和蛋白質(zhì)相互作用。2017年，中文大學(xué)中學(xué)會(huì)考的葉凱文教授及其研究團(tuán)隊(duì)研究了涉及調(diào)控元素的一種機(jī)制，稱為增強(qiáng)子。他們研究了增強(qiáng)子與基因表達(dá)之間的關(guān)系，并將結(jié)果應(yīng)用于發(fā)現(xiàn)可能與肝癌相關(guān)的三個(gè)基因。該研究和其他類似研究?jī)H考慮了單個(gè)基因調(diào)控機(jī)制，因此無法完全理解不同機(jī)制之間的復(fù)雜相互作用。

葉教授用一個(gè)比喻來解釋基因調(diào)控機(jī)制之間的復(fù)雜關(guān)系。他說：“如果您無法使用遙控器打開電子設(shè)備，則似乎控制器有問題，但問題還可能在于接收器或兩者之間的兼容性問題。如果我們有工具，可以同時(shí)分析不同的組件，因此更容易找出問題的根本原因。”

葉教授的團(tuán)隊(duì)提出的GEEK框架利用了機(jī)器學(xué)習(xí)和自然語言處理方法，將基因視為“單詞”，以捕獲它們?cè)?ldquo;句子”中的關(guān)系。在已發(fā)表的研究中，GEEK用于研究多種多樣的基因調(diào)控機(jī)制，包括三維基因組結(jié)構(gòu)中的接觸，蛋白質(zhì)相互作用，基因組鄰域和廣泛的染色質(zhì)可及性域。結(jié)果表明，一起建模這些機(jī)制比單獨(dú)考慮時(shí)，能更好地解釋基因表達(dá)。

癌癥是由導(dǎo)致異常細(xì)胞增殖的突變引起的。葉教授說：“ GEEK代表了一種研究基因在不同類型的細(xì)胞(包括癌細(xì)胞)中表達(dá)的新穎方法。” “我們將與醫(yī)學(xué)專家密切合作，嘗試使用GEEK解釋肝癌的某些原因。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，我們希望將我們的研究擴(kuò)展到其他癌癥類型，并為開發(fā)新的預(yù)防和治療方法做出貢獻(xiàn)。”

在癌癥治療中，免疫療法由于在某些類型的癌癥中具有更高的功效而受到了廣泛的關(guān)注。然而，治療結(jié)果因患者而異。葉教授希望將來可以使用人工智能來預(yù)測(cè)患者對(duì)免疫療法的反應(yīng)，從而提高治療精度并減輕患者負(fù)擔(dān)。