DeepMind算尽90亿基因变异,1PB数据免费开放
二十多年前,人类基因组计划完成后,科学家首次拥有了由30亿个DNA字母组成的“生命之书”。如今,真正困难的问题已不再是读出这些字母,而是理解它们各自承担什么功能,以及突变会带来何种后果。Google DeepMind用AI将这些结果几乎全部提前算了一遍,制成了约1 PB的数据集,规模超过AlphaFold Database的30倍,目前通过免费网页平台向科研人员开放,支持非商业用途。
9月8日,DeepMind发布AlphaGenome Atlas。基于今年初正式发表于《Nature》的基因组AI模型AlphaGenome,研究团队对人类参考基因组中超过90亿种可能的单碱基变化进行了预计算,并预测这些变化对基因表达、RNA剪接、染色质状态等可能产生的影响。人类单倍体基因组约有30亿个碱基对,每个位置由A、T、C、G四种碱基中的一种组成,若只改变其中一个位置的碱基,每个位点还有另外3种可能的替换方式,因此30亿个位点约对应90亿种可能的单碱基替换。

人类基因组中直接编码蛋白质的部分仅占约2%,其余约98%属于非编码区域,其中相当一部分参与基因调控。大量与疾病和人体性状相关的遗传变异位于非编码区域,相比蛋白编码区,这些变异往往更难解释。现有分析方法各有侧重,但难以判断区域内部究竟是哪一个碱基的改变产生了影响,或无法说明变异影响了RNA剪接、转录因子结合还是其他分子过程,直接依靠实验逐个验证面对数十亿种变化成本不现实。
AlphaGenome瞄准的正是这一问题。它最早于2025年公布,今年1月正式发表于《Nature》,一次最多可读取约100万个碱基,预测染色质开放、转录因子结合、组蛋白修饰、RNA剪接、基因表达及染色质三维接触等多类指标。面对具体DNA变异,研究人员可比较变异前后的预测结果,判断它可能扰动哪些分子过程。为将这种能力扩展到整个人类基因组,研究团队建立了AlphaGenome Atlas,利用AlphaGenome将超过90亿种可能的单碱基变化提前完成计算并整理成可查询资源。DeepMind基因组学负责人Žiga Avsec表示,团队最初估算需将计算效率提高约80倍,最终通过模型蒸馏、GPU计算优化及减少重复计算等方式完成。

研究团队进一步推出AVI变异影响分数,将AlphaGenome对基因调控影响的预测与AlphaMissense对蛋白质影响的预测结合,整合成单一分数,帮助研究人员筛选和排序遗传变异,既可用于蛋白编码区域,也可用于非编码区域。Atlas还提供AVI特征归因,使研究人员可查看分数主要来自哪些预测特征,从而了解变异可能通过什么分子过程产生影响。AVI并非简单的“致病分数”,而是帮助判断哪些变异具有更明显的潜在分子影响,为后续实验提供优先级和机制线索。此外,Atlas还整理了2500多种反复出现的DNA短序列(基序),这些序列往往是转录因子识别和结合的位置,与基因调控有关。
研究团队和外部合作机构已将AlphaGenome Atlas用于具体遗传学问题。Broad Institute研究人员与GREGoR Consortium合作,利用AVI对未能解释的罕见病变异重新排序。一名患有癫痫性脑病的儿童此前多项遗传检测未找到原因,研究人员最终注意到影响DNM1基因的变异,AlphaGenome预测该变异可能产生异常RNA剪接位点,导致RNA处理错误并最终使蛋白质异常延长,后续实验支持了这一预测。英国埃克塞特大学研究人员利用超过5.4万名UK Biobank参与者的全基因组数据,寻找可能影响血浆蛋白水平的罕见非编码变异。利用Atlas的分子效应预测先对罕见变异筛选和分组,再开展关联分析,检测到的非编码遗传关联增加了22%,锁定了包括PLA2G7和EGLN1在内的一些调控变异,其中一处分析将526个候选变异缩小到4个。Gareth Hawkes随后将类似方法用于分析UK Biobank中数亿个非编码变异与BMI的关系,通过聚焦Atlas预测影响最大的1%非编码变异,识别出19个可进一步研究的基因组区域。
加州大学圣迭戈分校遗传学家Jonathan Sebat表示,这类预计算数据库可简化实验室现有分析流程,过去需自行部署模型、配置计算资源完成的预测,现在可直接查询。英属哥伦比亚大学基因组学家Carl de Boer将AlphaGenome视为当前这一方向的领先模型之一,并指出预计算可降低使用模型的算力门槛,减少重复计算。不过,AlphaGenome Atlas仍存在局限。基因调控涉及细胞类型、发育状态、远距离调控元件等多种因素,AlphaGenome一次可分析约100万个碱基,但仍可能遗漏更远距离的调控关系,无法完整覆盖细胞内部复杂的间接调控过程。Carl de Boer也提醒,将复杂生物学效应整合为AVI分数便于筛选排序,但需避免过度解读,较高分数意味着变异可能具有较大分子影响,值得进一步研究,并不等同于已证明其具有致病性。此外,Atlas主要预测DNA变异可能造成的分子层面变化,而非直接预测疾病结局,结果仍需结合遗传学证据、患者表型和实验验证进一步确认。
更多推荐阅读

Claude狂写1.8亿行证明代码,首次实现汇编层大规模形式化验证
Anthropic与Theorem合作开展最新研究,让Claude在几周内为123个开源库中的239个测试入口完成形式化验证,产出约1.8亿行通过机器检查的证明代码。据团队介绍,这是其所知的首次大规模利用AI在汇编代码层面对生产软件开展形式化验证。简单来说,就是让Claude找出Bug、修掉,然后交一份证明,说明规定范围内的这类错误不会再出现。 Claude此次检查的是一批长期接受安全测试、接入...
2026-10-24 23:14:14
常青藤学霸弃华尔街投行扎堆硅谷搞AI
去华尔街、大厂还是去车库,这代美国大学生做出了自己的选择。去SpaceX或Google拿一份年薪六位数的实习offer,还是一头扎进旧金山拥挤的“黑客屋”,和一群同样疯狂的年轻人挤上下铺,前途未卜?普林斯顿大学高材生查尔斯·穆尔伯格毫不犹豫地撕掉了第一张门票,跳上独木舟。仅四周后,他创办了自己的AI初创公司,还一路杀到巴塞罗那向潜在客户推销将开源AI模型离线部署到本地设备的构想。这种紧迫感让他做出...
2026-10-24 09:35:33
Transformer作者空降广州,行业首个Pro Agent亮相
带出Transformer一作的“AI祖师爷”Kevin Knight近日现身广州,为TGC 2026科技增长大会打头阵。大会主题为“AI is Profitable”,同场还有Google、OpenAI等全球平台,以及阿里千问、腾讯WorkBuddy等模型与应用团队。Kevin Knight在开场连抛五问,并指出AI for Work是下一次飞跃方向之一。 大会全场特殊的AI主角是行业首个Pr...
2026-10-24 08:44:13
讯飞输入法16.0发布:键盘能“意图成稿”,打字进入许愿时代
聊天里最有悬念的,可能就是「对方正在输入……」。闪了半天,最后只等来一句「好的」。轮到自己回消息就懂了:「周五做不完」太硬,「我尽量」又像把活接下了。老板再问进度,还得翻遍微信、飞书和备忘录,把已完成和待确认的事捋清楚。 10月22日,讯飞输入法16.0正式发布,带来「意图成稿」:你只管说想办的事,键盘结合你给的信息,整理材料、组织内容,再写成适合发出去的话。 语音输入经历三次跃迁。第一代「忠...
2026-10-24 09:05:09
奥特曼预判AI三种终局:最坏可瘫痪对手GPU
据《The Information》报道,OpenAI 首席执行官萨姆・奥特曼在内部员工会议上提出 AI 竞赛的三种可能终局:成立全球性监管机构;顶级实验室合并为一;某家公司率先突破关键技术,甚至有能力让竞争对手的硬件陷入瘫痪。奥特曼直言最后一种是“糟糕透顶”的结局。 第一条路径是建立类似国际原子能机构(IAEA)的全球监管组织,对最先进 AI 系统进行监督,制定统一安全标准,并要求开发企业接受...
2026-10-24 08:44:02
AI Agent四大基础设施入驻AAIF,行业标准争夺战打响
AI 圈又有一件看起来很技术、实际上相当关键的事。Linux 基金会旗下的 Agentic AI Foundation(AAIF)一口气迎来四个新的托管项目:Anthropic 贡献 Agent Skills,OpenAI 贡献 Open Responses,Hugging Face 贡献 OpenEnv,阿里贡献 OpenSandbox。覆盖 AI Agent 从获得技能、调用模型,到训练、执行...
2026-10-24 09:59:46