Учёные из KAIST разработали универсальную методику для восстановления повреждённых генными мутациями клеточных реакций. Вместо изучения отдельных «стимул-реакций» команда профессора Кван-Хен Чо применила алгебраический подход: они представили генные сети как математические уравнения и использовали методы алгебраической геометрии. Такой подход позволяет находить ключевые гены, контроль над которыми возвращает клеточные реакции к нормальному состоянию.

Методика основана на представлении генетических взаимодействий в виде булевых сетей и фенотипических «ландшафтов». С помощью полутензорного произведения и приближённых вычислений (например, разложения Тейлора) удалось упростить сложные расчёты. Это позволило прогнозировать, какое устойчивое состояние примет клетка при контроле определённого гена, и выявлять реальные мишени для восстановления нормальных реакций.

Исследователи подтвердили эффективность технологии на примере сетей клеток рака мочевого пузыря и при изучении дифференцировки иммунных клеток. В обоих случаях удалось определить контрольные гены, возвращающие нарушенные стимул-реакции к нормальным. Новый метод показал более высокую точность по сравнению с существующими подходами, которые часто давали менее эффективные или вовсе неверные результаты.

Эта технология открывает путь к созданию цифровых клеточных двойников — моделей, способных анализировать и управлять фенотипическими ландшафтами. В будущем она может стать основой для персонализированных методов терапии, обратимости рака и разработки новых лекарств, а также сыграть ключевую роль в клеточной и генетической медицине.