Google DeepMindは11月11日、DNA配列とその変異が特定のヒト細胞でどのような影響を及ぼすかを予測するモデル「AlphaGenome 2」を発表した。2025年6月に公開した初代AlphaGenomeの後継で、組織や細胞の種類、細胞の状態を「条件」として指定し、その条件に絞って予測する設計に変わった。非商用の研究向けにはAlphaGenome API経由で同日から利用でき、商用研究向けには限定プレビューとして提供される。
入力は初代と同じ100万塩基のDNA配列。初代はバルク組織や培養細胞株についての予測を一度にまとめて出力していたが、DeepMindはこの方式ではモデルの能力が分散していたと説明する。AlphaGenome 2は1つの条件と配列を受け取り、その条件をアーキテクチャの全段階で参照する。「セルエンコーダー」と呼ぶ仕組みにより、研究者が自分で行ったシングルセル実験のデータから条件を作ることもできる。
予測対象は遺伝子発現、ヒストン修飾、クロマチンのアクセシビリティに加え、新たにDNAメチル化が加わった。ある1種類の測定値（たとえばシングルセルの遺伝子発現）から、測っていない別の性質（クロマチンのアクセシビリティなど）を推定する使い方にも対応する。シングルセル実験では1つの細胞から測れる項目が限られるため、発現データしかない細胞についてクロマチンの状態を推定できれば、追加の実験をせずに調節領域の候補を絞り込める。学習にはヒトとマウスのバルクおよびシングルセルのデータを使い、68組織・1億700万件を超える個々の細胞プロファイルが含まれる。
性能面では、細胞内で遺伝子発現を変える変異を、従来の最高水準のモデルの約2倍見つけられたとしている。28種類の免疫細胞を対象とするTenK10Kデータセットでは、原因変異の特定率が30%（比較対象は16%）、遺伝子への影響の向きの特定率が43%（同23%）だった。比較対象には、シングルセルデータでファインチューニングした初代AlphaGenomeなどの専用ツールが含まれる。炎症性腸疾患で知られる、腸のマクロファージでETS2遺伝子の働きを強める変異の効果も計算上で再現した。
組織の平均値では見えなかった細胞ごとの差
初代AlphaGenomeが扱えたのは、主に組織全体をまとめて測った平均的な値だった。ところが疾患に関わる変異の多くは、特定の免疫細胞や脳のアストロサイトなど、限られた細胞種でのみ遺伝子の働きを変える。組織の平均では、その細胞の変化が周囲の細胞に埋もれて見えにくい。条件付きモデルへの切り替えはこの問題への対応で、TenK10Kのように細胞種を細かく分けた評価で数字の差が大きく出ているのもそのためだ。
学習データに含まれない細胞状態への対応も示された。新型コロナのmRNAワクチン接種に関する研究を例に、そのデータで学習・ファインチューニングしたモデルと同等以上の予測ができたという。研究者は手元のシングルセルデータをセルエンコーダーに渡すことで、モデルを再学習させずに自分の実験系に合わせた予測を得られる。脳のアストロサイトなど初代細胞での、エンハンサーと遺伝子の対応付けにも使えるとしている。
9月のAtlasは初代の予測値、今回はモデル本体を更新
DeepMindは9月、初代AlphaGenomeでヒトゲノムの1塩基置換90億通りを事前に計算したデータベース「AlphaGenome Atlas」を公開している。Atlasは研究者が計算を回さずに予測値を引けるようにしたもので、モデル自体は初代のままだった。今回はその土台となるモデルが更新された形になる。AlphaGenome 2でも、病気との関連が報告された変異について数百の細胞・組織条件での予測値を先に計算して提供し、ゲノムワイド関連解析（GWAS）で見つかった候補変異の追跡調査に使うことを想定している。
利用条件はAtlasと同じく用途で分かれ、非商用研究はAPIで即日利用可能、商用研究は限定プレビューにとどまる。開発環境Google Antigravity向けの「AlphaGenome 2 Skills」も近く提供される予定だ。協力先としてウェルカム・サンガー研究所とヒト細胞アトラスの関係者が名を連ね、英Genomics Limitedは自社プラットフォームMystraへの組み込みを計画している。
臨床・診断用途での検証や承認は受けていないと、DeepMind自身が明記している。30%対16%といった数字も同社による比較で、第三者による評価はまだない。モデルの重みの公開や論文の掲載先も発表時点では示されておらず、日本の研究機関が使う場合も当面はAPI経由の非商用利用が入口になる。DeepMindは利用事例の募集も行っており、11月30日までに応募した研究計画のうち選ばれたものには、追加の利用枠やクレジットが付与される場合がある。
