Istraživači Fakulteta elektrotehnike i računarstva Sveučilišta u Zagrebu (FER) i Instituta za genomiku u Singapuru (Genome Institute of Singapore (GIS), A*STAR), u suradnji s kompanijom Oxford Nanopore Technologies razvili su HERRO, alat temeljen na umjetnoj inteligenciji koji omogućuje cjelovitu rekonstrukciju ljudskog genoma korištenjem samo jedne tehnologije za čitanje dugih fragmenata DNK. Rezultati su objavljeni u časopisu Nature, prestižnom i jednom od najutjecajnijih časopisa na svijetu koji objavljuje izvanredna otkrića u području biologije, fizike, medicine, kemije i drugih grana znanosti.
Alat HERRO značajno smanjuje stopu pogrešaka u očitanjima fragmenata DNA, pritom minimizirajući brisanje stvarnih genetskih razlika između dviju kopija kromosoma naslijeđenih od roditelja. Da bi to postigao, Alat HERRO je značajno smanjio stopu pogrešaka pri čitanju fragmenata DNA i raspoznavanju pravih genetskih razlika između dviju kopija svakog kromosoma od pogrešaka u mjerenju. HERRO uspoređuje višestruka preklapajuća očitavanja istog mjesta u genomu, cjelokupnom genetskom materijalu organizma, i na temelju njih predviđa ispravnu bazu na svakoj poziciji. Rezultat je do stokratno povećanje točnosti očitanja.
Koauturi ovog iznimnog postignuća su prof. dr. sc. Mile Šikić (GIS, A*STAR Singapur i FER), dr. sc. Dominik Stanojević, poslijedoktorand (GIS, A*STAR Singapur i FER), Dehui Lin, doktorand (NTU Singapur), dr. sc. Sergey Nurk, glavni bioinformatičar (Oxford Nanopore Technologies) i dr. sc. Paola Florez de Sessions, zamjenica direktora (Oxford Nanopore Technologies).
“Pokazali smo da očitanja ispravljena našom metodom omogućuju rekonstrukciju ljudskih kromosoma, uključujući zahtjevne kromosome X i Y. U tipičnim slučajevima kod ljudskih genoma, više od 30 od 46 kromosoma rekonstruirano je bez ijednog prekida“, pojašnjava prof. dr. sc. Šikić s FER-a.
Ljudski genom sadrži oko šest milijardi parova baza, svojevrsnih slova genetskog koda, raspoređenih na 23 para kromosoma, po jedan naslijeđen od svakog roditelja. Potpuna i točna rekonstrukcija tog koda ključna je za razumijevanje nasljednih bolesti, razvoj novih lijekova i personaliziranu medicinu.
Inovacijom hrvatskih znanstvenika otvoren je put potpunoj rekonstrukciji genoma uz niže troškove i jednostavniji laboratorijski postupak.
Kratki životopisi hrvatskih koautora
Dr. sc. Dominik Stanojević završio je studij računarstva na Fakultetu elektrotehnike i računarstva Sveučilišta u Zagrebu, gdje je potom i doktorirao. Tijekom doktorskog istraživanja odlazi na stručno usavršavanje na Institut za genomiku u Singapuru (GIS, A*STAR), gdje i danas djeluje kao znanstvenik. Njegova istraživanja fokusirana su na primjenu umjetne inteligencije u genomici, posebice na rekonstrukciju genoma i detekciju epigenetskih modifikacija. Autor je četiri znanstvena rada objavljena u časopisima i jednog konferencijskog rada.
Prof. dr. sc. Mile Šikić istraživač je u području računalne genomike i umjetne inteligencije. Trenutačno je redoviti profesor na Fakultetu elektrotehnike i računarstva (FER) Sveučilišta u Zagrebu te voditelj grupe na Genome Institute of Singapore (GIS), A*STAR.
Doktorirao je računarstvo na Sveučilištu u Zagrebu 2008. godine i od tada je zapažen njegov rad na razvoju algoritama i primjene umjetne inteligencije u genomici. Između ostaloga, njegov rad obuhvaća novo sastavljanje genoma (Racon, Raven), korekciju pogrešaka u sekvenciranju nanoporama (HERRO) te velike jezične modele za RNA (RiNALMo).
Prof. Šikić vodi istraživački tim od preko 15 znanstvenika u Singapuru i Hrvatskoj, potičući interdisciplinarnu suradnju. Aktivni je član nekoliko međunarodnih konzorcija, uključujući T2T, HPRC i Cancer Genome in the Bottle.
Na početku karijere radio je kao integrator sustava, konzultant i voditelj projekata na više od 70 industrijskih projekata iz područja računalnih mreža, mobilnih mreža i računarske sigurnosti. Također se bavio analizom složenih i društvenih mreža, sukreirajući novu metodologiju predviđanja izbornih i tržišnih trendova, kojom su uspješno predviđeni Trumpova pobjeda i Brexit 2016. godine. Koristeći istu metodologiju 2023., pokrenuo je s dva partnera Oraclum Capital hedge fond sa sjedištem u New Yorku.
