Efter 23 års forskning får kroppens proteinkarta en AI-guide
I mer än två decennier har det svenska forskningsprogrammet Human Protein Atlas kartlagt kroppens proteiner. Kunskapen är öppen för alla, men att hitta och tolka rätt information har ofta krävt specialistkunskaper. Nu lanseras AtlasAI och AI-skapade bildöversikter som ska göra det lättare att utforska hur kroppen fungerar och vad som förändras vid sjukdom.
Den 11 november lanseras version 26 av Human Protein Atlas, även kallad Proteinatlasen. Sedan starten 2003 har det svenska programmet, med finansiering från Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, byggt upp en fritt tillgänglig kunskapsbank som nu innehåller över sex miljarder mätresultat. Underlaget kommer framför allt från egen forskning men också från andra forskargrupper.Proteiner utför majoriteten av arbetet i våra celler. De bygger strukturer, förmedlar signaler och driver kemiska reaktioner. Proteinatlasen kartlägger var i kroppens celler, vävnader och organ olika proteiner finns, kunskap som hjälper forskare att undersöka deras roller i hälsa och sjukdom.
Från öppna data till begriplig kunskap
Att data är öppna betyder inte automatiskt att de är lätta att använda. Proteinatlasen innehåller flera miljoner webbsidor med fler än 10 miljoner högupplösta bilder och en oerhörd mängd data. En egenutvecklad AI-agent, AtlasAI, har därför utvecklats för att hjälpa användaren att hitta, sammanfatta, förklara och visualisera information utifrån sina frågor. Det finns också nya möjligheter att skapa rapporter och diagram för de proteiner man vill undersöka.
Dessutom får var och en av människans omkring 20 000 proteinkodande gener en AI-skapad bildöversikt. Bilderna bygger på atlasens data och sammanfattar vad de tillhörande proteinerna gör, var de finns och vilka kopplingar till sjukdom som beskrivs.
Ett konkret exempel är surfaktantprotein B, som hjälper lungornas små luftblåsor att hålla sig öppna. I bildöversikten för genen SFTPB samlas information om proteinets funktion, i vilka celler det finns och hur brist på proteinet kan orsaka allvarliga andningsproblem hos nyfödda. Ett svårtolkat gennamn får därmed en tydlig koppling till något så vardagligt som att andas.
– Nu kan vi göra avancerad forskningskunskap tillgänglig för betydligt fler människor. Det handlar både om att hjälpa forskare att hitta samband och utforska nya frågeställningar, och om att väcka nyfikenhet hos människor utanför forskarvärlden. En gymnasieelev som undrar vad som skiljer en nervcell från en levercell ska till exempel kunna börja utforska den frågan med hjälp av samma forskningsdata som forskarna använder. Jag hoppas att det kan inspirera till nya upptäckter och väcka intresset för vetenskap hos nästa generation, säger Mathias Uhlén, som leder Human Protein Atlas-konsortiet.
De nya AI-verktygen ska också hjälpa forskare att hantera den snabbt ökande mängden vetenskaplig information.
– Mängden forskningsdata växer i en enorm takt, samtidigt som forskningen blir alltmer specialiserad. Här kommer AI att få en avgörande betydelse genom att hjälpa oss att hitta, förstå och sätta information i sitt sammanhang. Men det är helt avgörande att AI-verktygen utgår från tillförlitliga och kvalitetssäkrade forskningsdata, fortsätter Mathias Uhlén.
Så omvandlar cellerna socker till energi
Den nya versionen av Proteinatlasen innehåller en mängd ny information om livets byggstenar. En av fyra nya delar i atlasen handlar om ämnesomsättningen: de kemiska reaktioner som ger celler energi och byggmaterial. Här visas hur enzymer, proteiner som driver reaktionerna, hänger samman i nätverk.
När en cell använder sockerarten glukos som bränsle sker omvandlingen i flera steg. Olika enzymer hjälper till i olika steg, och ämnena som bildas kan användas i nästa reaktion. Sådana små molekyler kallas metaboliter. Det är alltså inte ett ensamt protein som sköter arbetet, utan en hel kedja av samverkande delar.
Den nya resursen innehåller över hundra manuellt sammanställda kartor över olika delar av ämnesomsättningen. Genom att kombinera uppgifter om proteinernas aktivitet i olika celltyper med datormodeller kan forskare undersöka vilka kemiska omvandlingar cellerna kan vara utrustade för. Målet är bland annat att kunna förutsäga vilka ämnen som kan finnas i en viss celltyp.
Fler sätt att undersöka kroppen
En annan ny del av Proteinatlasen belyser hur samma gen kan ge upphov till olika RNA-versioner, som i sin tur kan leda till olika proteinvarianter. Ytterligare nya delar av den publikt tillgängliga databasen undersöker hur proteinerna skiljer sig mellan människan och andra däggdjur, och vilka gener som är aktiva i olika typer av immunceller.
Nästa mål: från karta till modell av cellen
Kartläggningen ska också bli en grund för Alpha Cell, ett forskningsprogram vid SciLifeLab och KTH. Där är ambitionen att kombinera Proteinatlasens kunskap med nya mätningar och AI för att bygga datormodeller av mänskliga celler.
Skillnaden kan beskrivas som att gå från en karta över cellens delar till att förutsäga hur de arbetar tillsammans och vad som ändras vid sjukdom. Modellerna ska prövas experimentellt. På längre sikt är målet att bidra till läkemedelsutveckling och mer individanpassad medicin.
Om Human Protein Atlas
Human Protein Atlas startade 2003 och är ett forskningsprogram baserat vid SciLifeLab i Stockholm. Syftet är att kartlägga människans proteiner i celler, vävnader och organ. Data är fritt tillgängliga. Programmet finansieras av Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse.
Proteinatlasen: https://www.proteinatlas.org/
Presskontakt: Gustav Ceder, gustav.ceder@scilifelab.se