Abstract
Massaspectrometrie-gebaseerde metabolomics is een krachtige analytische techniek die wordt gebruikt om kleine moleculen in complexe biologische stalen te identificeren. De huidige methoden om data te meten zijn echter beperkt in het kunnen detecteren van alle relevante moleculen. Om dit probleem aan te pakken, zullen we artificiële intelligentie (AI) gebruiken om de massaspectrometriemetingen in realtime te optimaliseren, waardoor het aantal en de kwaliteit van geïdentificeerde moleculen kan worden geoptimaliseerd. Eerst zullen grote hoeveelheden publiekelijk beschikbare massaspectrometriegegevens gebruikt worden om een diep neuraal netwerk te ontwikkelen dat de kwaliteit van gegenereerde fragmentatiespectra kan voorspellen op basis van de actieve instrumentconfiguraties. Ten tweede zullen we offline reinforcement leren gebruiken om nieuwe instrumentconfiguraties te ontdekken die de massaspectrometriemetingen kunnen verbeteren. Een belangrijk aandachtspunt zal het definiëren van een geschikte beloningsfunctie zijn om de AI-agent zelfstandig te laten leren, waarbij rekening gehouden zal worden met de spectrumkwaliteit, de nieuwheid van de verworven spectra, en de instrumentsefficiëntie. Ten derde zullen we een virtuele massaspectrometrie-omgeving gebruiken om een fragmentatieproces te simuleren en de AI-agent te gebruiken om de metingen te besturen. Op basis hiervan zullen we de performantie van de AI-agent beoordelen en vergelijken met bestaande methoden. Eenmaal volledig getraind en gevalideerd, zal de AI-agent worden ingezet op een echte massaspectrometer om de metingen in realtime autonoom te besturen. Door AI te gebruiken om moleculaire ontdekkingen uit ongerichte metabolomicsexperimenten te optimaliseren, zullen we de identificatie van moleculen die momenteel over het hoofd worden gezien verbeteren en nieuwe waardevolle biologische inzichten verkrijgen. Deze vooruitgang zal transformatieve implicaties hebben voor precisiegeneeskunde, geneesmiddelenontdekking, en talloze andere gebieden van de levenswetenschappen.
Onderzoeker(s)
Onderzoeksgroep(en)
Project type(s)