この展望記事は、Chan Zuckerberg Initiativeが主催したワークショップを含む広範なコミュニティでの議論を踏まえて、AI Virtual Cell（AIVC）の開発、実装、展開のためのロードマップを備えた大規模かつ長期にわたる共同研究の行動計画の形成に向けた発火点になる (ignite) ことを目的としている。
細胞は生命現象の基本単位であり、細胞モデルはヒトの健康と病気を理解するための研究資源として必須である。しかし、これまでの細胞モデルでは細胞の機能と振る舞いをシミュレーションするには不十分であった。AI とオミクスの進歩により、AVICを具体化する画期的な機会が生まれている。
AIVC は、分子、細胞、組織のさまざまな状態における振る舞いを表現およびシミュレートできる、マルチスケールでマルチモーダルな大規模ニューラル ネットワーク ベースのモデルである [Figure 1引用右図参照]。ここでは、その設計に関するビジョンと、AIVC を構築するための共同作業によって、忠実度の高いシミュレーションが可能になり、発見が加速し、実験研究が導かれ、細胞機能を理解する新しい機会が提供され、オープン サイエンスにおける学際的なコラボレーションが促進され、生物学研究が変革され、プログラム可能な生物学、創薬、個別化医療における将来の飛躍的進歩を支える可能性を秘めていることを、描き出す。[構成]
INTRODUCTION
Figure 1 Capabilities of the AIVC
Box 1 Grand challenges for building the AIVC
Box 2 Vignettes
AIVCs
URs (Universal Representations)
Predicting cell behavior and understanding mechanisms
In silico experimentation and guiding data generation
BUILDING THE AIVC
Building UR across physical scales
Molecular-, Cellular-, Multicellular-
Molecular-, Cellular-, Multicellular-
Figure 2 Overview of the AIVC [下図に引用]
Box 3 AI techniques for building the AIVC (Transformers,
CNN, Diffusion models, GNNs)
CNN, Diffusion models, GNNs)
Predicting cell behavior and understanding mechanisms
In silico experimentation and guiding data generation
DATA NEEDS AND REQUIEMENTS
How much data are needed to build the AIVC?
MODEL RVALUATION
INTEROPERA ILITY AND INTERACTION
AN OPEN COLLABORATIVE APPROACH
OUTLOOK AND REASONS FOR OPTIMISM
（refer to: Humen Genome Project. HapMap, TCGA, ENCODE, GTEx project, Human Protein Atlas, Human Cell Atlas, Biobanks）
[出典] Perspective "How to build the virtual cell with artificial intelligence: Priorities and opportunities" Bunne C, Roohani Y, Rosen Y [..] Karaletsos T, Regev A, Lundberg E, Leskovec J, Quake SR. Cell. 2024-12-12. https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.11.015 [所属機関は49; 共同責任著者３名はいずれもChan Zuckerberg Initiative (Redwood City)に籍がある；参考文献154件を含む19ページ].
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