Un estudio de inteligencia artificial en la Universidad de West Virginia se centra por ahora en los chiles habaneros, pero el líder del proyecto, Donald Adjeroh, dijo que el trabajo algún día podría respaldar la prevención o el tratamiento de enfermedades genéticas.
por la Universidad de Virginia Occidental
Adjeroh y su equipo están desarrollando una inteligencia artificial capaz de predecir el efecto de las modificaciones genéticas en un organismo. Actualmente, están explorando la capacidad de la IA para predecir atributos clave de los chiles habaneros, como el tamaño, el color y el sabor, y luego facilitar el control de esos atributos mediante la manipulación del genoma.
«Aplicaremos modelos de IA al desafío de la fenómica de los cultivos: predecir el sabor y el gusto de varias variedades de pimientos», dijo Adjeroh, profesor y presidente asociado de desarrollo docente e investigación de la Facultad de Ingeniería y Minerales Benjamin M. Statler de WVU. Recursos. «Sin embargo, las técnicas básicas que desarrollamos en ese contexto tienen potencial en otras áreas clave, como la salud humana «.
El proyecto de tres años utilizará habaneros genéticamente modificados cultivados por el laboratorio de la Universidad Estatal de Virginia Occidental del socio Umesh Reddy para probar las predicciones de los modelos de IA desarrollados en WVU por Adjeroh y el profesor Gianfranco Doretto, colega de Adjeroh en el Departamento de Ciencias de la Computación e Ingeniería Eléctrica de Lane.
Doretto señaló que la asociación con WVSU, uno de los dos colegios y universidades históricamente negros en Virginia Occidental, «nos permite hacer crecer una red de colaboradores interdisciplinarios en todo el estado, enfocados en aprovechar la IA para el bien común. Estamos trabajando juntos para probar nuestra hallazgos en escenarios de casos de uso muy relevantes, pero también estamos involucrando a comunidades subrepresentadas para impulsar nuestro conocimiento de IA en áreas relacionadas con el descubrimiento de asociaciones de patrones».
El «descubrimiento de asociación de patrones» se refiere al contexto más amplio de esta investigación, que se ocupa no sólo de producir el pimiento perfecto, sino más ampliamente de resolver un problema de aprendizaje automático que implica encontrar patrones en «dominios débilmente acoplados», dos áreas, como la genética. código y nivel de picante, que se superponen de maneras complicadas y difíciles de mapear.
Adjeroh dijo que cree que una IA capaz de identificar los patrones que rigen las relaciones entre el calor de un habanero y su doble hélice también podría encontrar patrones en otros conjuntos de datos complejamente relacionados.
«En este proyecto en particular, nos estamos centrando en el habanero y pasando de los genes del pimiento a características como su tamaño, color, etc. También podríamos centrarnos de manera similar en una enfermedad genética como el cáncer. En el genoma humano , tenemos alrededor de 30.000 genes. No todos están implicados en el cáncer, pero muchos sí lo están. Algunos potencian otros genes y otros suprimen otros genes», dijo Adjeroh.
«Cuando un gen se potencia y otro se suprime, podría provocar algún tipo de cáncer. Si nos dan los genomas de personas con cierto tipo de cáncer, podemos intentar empezar a comprender cómo podrían desempeñar estas señales de mejora y supresión. un rol.»
En las enfermedades humanas , como en la agricultura, un tercer factor, el medio ambiente (los alimentos, el agua, el aire, etc. de un organismo), modula la relación entre genes y enfermedades. «Es difícil y complejo», reconoció Adjeroh. «Pero sabemos que con la inteligencia artificial y el aprendizaje automático, si nos brindan suficientes datos, podemos comenzar a descubrir algunas de estas relaciones».
Él y Doretto están utilizando métodos computacionales para observar los genes que determinan la naturaleza de un pimiento. Los pimientos se pueden «diseñar» modificando, mejorando o suprimiendo ciertos genes, por lo que están identificando qué genes deben manipularse si, especuló Adjeroh, un agricultor quiere producir pimientos más rojos, porque a la gente le gustan más los pimientos rojos que los verdes. , o pimientos que sean más grandes, porque pueden ser más rentables o comercializables.
«Estamos averiguando qué regiones son relevantes para cada atributo, de modo que si modificas el gen de esta manera, afectará al pimiento de esa manera», explicó. «Usaremos métodos de inteligencia artificial para predecir cuál será la respuesta, en función de los datos genómicos que tenemos, y luego WVSU irá al laboratorio para validarlo mediante experimentos biológicos».
Una vez que los investigadores hayan establecido cómo utilizar el genotipo de un habanero para diseñar su «fenotipo» (sus características observables como tamaño, forma o color), investigarán la relación entre el fenotipo y cómo los catadores humanos perciben su sabor.
Según Adjeroh, «Algunos de los genes de una planta de habanero pueden determinar qué tan picantes serán los pimientos, pero el picante siempre involucra el elemento humano. Decir que algo es muy picante o no tan picante implica cómo nos sentimos tú o yo acerca de las cosas picantes. Pero También hay elementos químicos en el pimiento que pueden decirte algo sobre los niveles de picante. Hay una cuestión de percepción humana, que varía de una persona a otra, y también hay análisis cuantitativos que establecen el picante basándose en algunos de los metabolitos que son. en un pimiento.»
Adjeroh señaló que WVSU ya ha estado trabajando con chiles habaneros cultivando y secuenciando los genomas de unas 240 plantas de pimiento.
«Tienen paneles de consumidores que evalúan su producción de pimiento», afirmó. «Vamos a utilizar esos paneles para recopilar datos sobre el pensamiento perceptivo sobre el picante y el sabor de los pimientos con genomas alterados por IA».
