E-Daily Τα Νέα της ημέρας και ότι σου κάνει κλικ!
LOL Feed OMG Feed Retro Feed A-List Feed LGBTQI+ Feed
E-Daily

Τέλος σε μυστήριο 50 ετών στη βιολογία με τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης

Το επίτευγμα χαρακτηρίσθηκε ορόσημο από τον επιστημονικό κόσμο

Δημοσίευση 1/12/2020 | 20:18

Τέλος σε μυστήριο 50 ετών στη βιολογία με τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης

Ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης με την ονομασία AlphaFold, που αναπτύχθηκε από τη βρετανική εταιρεία DeepMind, θυγατρική της Google, κατάφερε για πρώτη φορά να λύσει ένα από τα μεγάλα μυστήρια της βιολογίας εδώ και δεκαετίες: να προβλέπει γρήγορα και με ακρίβεια πώς θα αναδιπλωθούν οι πρωτεΐνες, ποιο τρισδιάστατο σχήμα θα πάρουν και άρα ποια θα είναι η λειτουργία τους.

Το επίτευγμα, που χαρακτηρίσθηκε ορόσημο από τον επιστημονικό κόσμο, θα βοηθήσει στην καλύτερη κατανόηση διαφόρων ασθενειών και στην επιτάχυνση της ανάπτυξης νέων φαρμάκων, μεταξύ άλλων για την Covid-19.

Σε ένα σχετικό διαγωνισμό, το «έξυπνο» σύστημα AlphaFold νίκησε, καθώς μπόρεσε γρήγορα να προβλέψει σωστά τουλάχιστον τα δύο τρίτα της δομής των πρωτεϊνών, με βάση μόνο την αρχική αλληλουχία (αλυσίδα) των αμινοξέων τους, κάτι που για να το πετύχουν οι άνθρωποι, χρειάζονται δαπανηρές και χρονοβόρες διαδικασίες στο εργαστήριο. Μέσα σε λίγες μέρες, ο αλγόριθμος έκανε δουλειά που οι επιστήμονες θέλουν χρόνια στο εργαστήριο τους.

«Έμεινα πραγματικά έκθαμβος, όταν το είδα. Δεν περίμενα ποτέ να το δω όσο ζούσα», δήλωσε ο δομικός βιολόγος δρ Τζον Μουλτ του Πανεπιστημίου του Μέριλαντ, ένας από τους διοργανωτές του διεθνούς επιστημονικού διαγωνισμού CASP (Critical Assessment of protein Structure Prediction), που ξεκίνησε το 2004 και γίνεται ανά διετία.

Ζωτικός ρόλος

Οι δεκάδες χιλιάδες διαφορετικές πρωτεΐνες παίζουν ζωτικό ρόλο στην υγεία και στις ασθένειες του σώματος, καθώς τα κύτταρα φτιάχνονται από πρωτεΐνες, το πολύπλοκο σχήμα των οποίων παίζει σημαντικό ρόλο. Για παράδειγμα, ο κορονοϊός που προκαλεί τη νόσο Covid-19, εισδύει στα ανθρώπινα κύτταρα, επειδή μια προεξέχουσα πρωτεΐνη-ακίδα που διαθέτει, ταιριάζει δομικά -όπως το κλειδί σε μια κλειδαριά- με μια πρωτεΐνη-υποδοχέα στα κύτταρα μας.

Το σχήμα κάθε πρωτεΐνης καθορίζεται από την αλληλουχία 20 διαφορετικών αμινοξέων, που σχηματίζουν αλυσίδες για να φτιάξουν τις πρωτεΐνες (για τη σχετική ανακάλυψη δόθηκε το 1972 το Νόμπελ στον Κρίστιαν 'Ανφινσεν). Είναι εύκολο για τους βιολόγους να «διαβάσουν» αυτή την αλληλουχία, καθώς καθορίζεται από το DNA που την κωδικοποιεί, αλλά σχεδόν αδύνατο -παρά τις προσπάθειες μισού αιώνα περίπου- να προβλεφθεί το σχήμα μιας πρωτεΐνης με βάση τα δεκάδες ή εκατοντάδες αμινοξέα της.

Μέχρι σήμερα οι επιστήμονες καταφεύγουν σε πειραματικές τεχνικές, όπως η κρυσταλλογραφία ακτίνων-Χ, η μικροσκοπία κρυο-ηλεκτρονίων και η φασματοσκοπία MMR, που όμως είναι πάρα πολύ δύσκολες, καθώς χρειάζονται μήνες ή χρόνια και δεν δουλεύουν πάντα σωστά. Όμως το νέο σύστημα βαθιάς μάθησης AlphaFold, που άρχισε να δοκιμάζεται το 2018 και έκτοτε βελτιώθηκε σημαντικά, μπορεί πλέον να συσχετίσει κάθε αλληλουχία αμινοξέων με μια διαφορετική πρωτεϊνική δομή. Πάντως έχει ακόμη περιθώρια βελτίωσης, καθώς π.χ. δεν τα πάει τόσο καλά με τις πρωτεΐνες των οποίων η δομή επηρεάζεται από αλληλεπιδράσεις με άλλες πρωτεΐνες.

Όπως δήλωσε ο εξελικτικός βιολόγος Αντρέι Λούπας του γερμανικού Ινστιτούτου Αναπτυξιακής Βιολογίας Μαξ Πλανκ, τα επόμενα λίγα χρόνια οι ερευνητές θα συνεχίσουν να «τσεκάρουν» οι ίδιοι την ακρίβεια των προβλέψεων του AlphaFold, αλλά μετά θα εξαρτιούνται αποκλειστικά από τους υπολογισμούς της τεχνητής νοημοσύνης. Όπως είπε, η πραγματική επανάσταση θα συμβεί, όταν πλέον οι επιστήμονες θα μπορούν να χρησιμοποιούν μόνο τους υπολογιστές για να προβλέπουν πώς οι πρωτεΐνες αλληλεπιδρούν με άλλα μόρια. «Αυτό θα αλλάξει τελείως το πρόσωπο της ιατρικής», εκτίμησε.

Ήδη, για παράδειγμα, ο αλγόριθμος AlphaFold προέβλεψε σωστά τα σχήματα αρκετών πρωτεϊνών του κορωνοϊού SARS-CoV-2. Στο μέλλον θα έχει πιθανώς την ικανότητα να προβλέπει ποια από τα χιλιάδες υπάρχοντα φάρμακα προσδένονται σωστά σε αυτές τις πρωτεΐνες, άρα μπορεί να έχουν θεραπευτική δράση, χωρίς να χρειάζεται οι επιστήμονες να κάνουν πανάκριβα και πολύπλοκα πειράματα όπως τώρα.

Προς το παρόν, σύμφωνα με το "New Scientist", το BBC και το "Science", οι δημιουργοί του AlphaFold δεν έχουν αποκαλύψει πολλές λεπτομέρειες για το σύστημα τους, αλλά δήλωσαν ότι σύντομα θα κάνουν σχετική επιστημονική δημοσίευση. Η DeepMind δεν έχει ακόμη διευκρινίσει με ποιο τρόπο οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο θα μπορούν να αξιοποιήσουν το νέο σύστημα, αλλά υποσχέθηκε να διασφαλίσει ευρεία πρόσβαση.

ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ
ΣΤΗΝ ΙΔΙΑ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ

Χανταϊός στην Ισπανία: Δεύτερος θετικός επιβάτης του MV Hondius εντοπίστηκε

E-Daily 2.TopNews Χτες
Το νέο κρούσμα είναι ο δεύτερος θετικός στον χανταϊό ανάμεσα στους 14 Ισπανούς που κατέβηκαν από το πολυτελές κρουαζιερόπλοιο

Coming out ακροδεξιού βουλευτή: Γκέι και σε σχέση με μουσουλμάνο μετανάστη

E-Daily 2.TopNews Χτες
Ξέσπασε σε λυγμούς, μιλώντας στο βήμα της Βουλής

Πάρος: Ταλαιπωρία για 30 επιβάτες – Ο καταπέλτης του SUPERRUNNER JET χτύπησε στη δέστρα της προβλήτας

E-Daily 2.TopNews Χτες
Το πλοίο εκτελούσε δρομολόγιο από Ραφήνα με τελικό προορισμό τη Νάξο – Απαγορεύτηκε ο απόπλους

Η παγκόσμια πρωτεύουσα της εμπορίας ανθρώπων: Κορίτσια 11 ετών πωλούνται και βιάζονται επί 20 ώρες

E-Daily 2.TopNews Χτες
Με την υπόσχεση μιας καλύτερης ζωής, φτωχά κορίτσια παρασύρονται σε μια κόλαση σεξουαλικής δουλείας και κακοποίησης

Σταύρος Φλώρος: Η πορεία της υγείας του και τι είπε ο πατέρας του

E-Daily 2.TopNews Χτες
Ο πρώην παίκτης του Survivor ενημέρωσε τους followers του για τα επόμενα βήματα της ανάρρωσής του

Σουηδία: Κάθειρξη 10 ετών ζητά η εισαγγελία για άνδρα που εκμεταλλευόταν τη σύζυγό του σε κύκλωμα σεξουαλικής κακοποίησης

E-Daily 2.TopNews Χτες
Ο 62χρονος κατηγορείται ότι υποχρέωνε τη γυναίκα του να συνευρίσκεται με περίπου 120 άνδρες έναντι χρημάτων

Οπλισμένα τουρκικά F‑16 και ελληνικά μαχητικά σε εμπλοκή στο Αιγαίο – 10 παραβιάσεις εναέριου χώρου

E-Daily 2.TopNews Χτες
Τέσσερα τουρκικά αεροσκάφη παραβίασαν 10 φορές τον ελληνικό εναέριο χώρο

Κίνα: Βίντεο‑ντοκουμέντο από την ισχυρή έκρηξη σε ανθρακωρυχείο ‑ Τουλάχιστον 82 νεκροί

Κόσμος Χτες
Με ρομπότ ψάχνουν για επιζώντες οι Κινέζοι διασώστες

Τραγωδία στη Μυτιλήνη: Νεκροί ένας 18χρονος και ένας 16χρονος

E-Daily 2.TopNews Χτες
Το δίκυκλο όχημα στο οποίο επέβαιναν οι δύο νέοι εξετράπη της πορείας του και προσέκρουσε σε κολώνα φωτισμού, με αποτέλεσμα τον θανάσιμο τραυματισμό τους

Επίδομα 1.000 ευρώ: Οι δικαιούχοι και τα κριτήρια ένταξης

E-Daily 2.TopNews Χτες
Μόνιμο και διευρυμένο πλέον το επίδομα

Οι πλούσιοι Κινέζοι χάνουν 1,7 δισεκατομμύρια δολάρια σε μια μέρα

Κόσμος Χτες
Η Κίνα επιβάλλει πολύ αυστηρούς περιορισμούς στην κίνηση κεφαλαίων

Χανιά: Θρίλερ με την 25χρονη μητέρα της 3χρονης ‑ Έχουν δηλωθεί 2 γεννήσεις και τα παιδιά αγνοούνται

Ελλάδα Χτες
Θολό τοπίο με τα παιδιά της 25χρονης, φέρεται να έχει γεννήσει έξι - Στο νοσοκομείο είναι τα τέσσερα