谷歌发布全基因组变异预测平台

谷歌DeepMind近日推出AlphaGenome Atlas，这是一个覆盖人类基因组全部90亿种单核苷酸变异功能预测的综合平台。所谓单核苷酸变异，指的是DNA序列中单个字母的改变，这些改变是遗传多样性的重要来源，也与多种疾病密切相关。然而，人类基因组中所有可能的单字母突变约有90亿种，在实验室中逐一进行功能测试几乎是不可能完成的任务。AlphaGenome Atlas的出现，为学术界提供了一份全面的“变异功能地图”，使研究人员能够快速查询任意遗传变异的分子效应。

AlphaGenome Atlas的构建基于此前发布的AlphaGenome模型，该模型能够预测基因变异对生物过程的影响，并在特定变异分析中展现出强大能力。此次谷歌DeepMind通过大规模预先计算AlphaGenome的预测结果，将全基因组变异的分子效应汇总为系统性的资源库。正如地图集汇总地理信息一样，这个平台绘制出了DNA变异的全景分子效应图谱，为理解基因调控、蛋白质表达等关键生物学过程提供了前所未有的数据支撑。

为了让科学家更高效地筛选重要变异，谷歌同时推出了AlphaGenome Variant Impact（AVI）评分。这一评分融合了AlphaGenome和AlphaMissense两个模型的预测优势，将复杂的多维预测浓缩为单一数值。研究人员可以借此对变异进行快速排序，同时解读其背后的分子机制。AVI评分既适用于编码区——占基因组约2%、负责编码蛋白质的区域，也适用于非编码区——占基因组约98%、负责协调基因活性的区域。在多种变异致病性和罕见疾病基准测试中，AVI评分均展现出领先性能。

AlphaGenome Atlas是一个规模达1PB的数据集，比AlphaFold数据库大30倍以上，包含多个相互关联的资源模块。每个变异都附带数千个分子效应预测，覆盖数百种人类和小鼠细胞类型与组织中的基因调控特征。平台还提供AVI特征归因，解释每个评分结果所对应的生物学基础，例如基因调控方面的预测或蛋白质影响评分。此外，平台收录了超过2500个重复性DNA序列基序及其位置，这些被称为基因组的“词汇”，有助于理解基因调控的序列逻辑。

在初步应用中，AlphaGenome Atlas已经显现出实际价值。博德研究所的研究团队借助AVI评分，在罕见病研究中发现了此前被忽略的DNM1基因变异，该变异与癫痫性脑病密切相关，并通过实验验证了预测结果。埃克塞特大学的研究人员分析了英国生物样本库中超过54000名参与者的全基因组数据，借助AlphaGenome Atlas发现了多22%的非编码基因关联，并精准定位了调控关键蛋白质水平的特定变异。这些成果证明了该平台在疾病机制探索和遗传变异解读方面的巨大潜力。

目前，AlphaGenome Atlas已通过门户网站和AlphaGenome API向学术研究开放，同时可作为技能在Google Antigravity中使用。非商业研究可免费获取全部数据，后续还将在谷歌云开放商业使用权限。这一平台的推出，将极大推动人类对基因变异功能的理解，为精准医学和药物研发提供坚实的基础设施支持。