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

Ποιος διαψεύδει τη «μυστική» συμφωνία ΗΠΑ‑Ιράν και τι συμβαίνει τώρα στη Μέση Ανατολή

E-Daily 2.TopNews Χτες
Το ιρανικό πρακτορείο Tasnim ανατρέπει τα δημοσιεύματα δυτικών ΜΜΕ για οριστικοποιημένο μνημόνιο κατανόησης 60 ημερών μεταξύ Τεχεράνης και Ουάσινγκτον.

Μουντιάλ υπό τη «Σκιά» του Έμπολα: ΗΠΑ, Καναδάς και Μεξικό λαμβάνουν έκτακτα μέτρα

E-Daily 2.TopNews Χτες
Τρεις χώρες-διοργανώτριες ανακοινώνουν ταξιδιωτικούς περιορισμούς για να προστατεύσουν πολίτες και επισκέπτες κατά τη διάρκεια του Παγκοσμίου Κυπέλλου

Ασπρόπυργος: ΙΧ χτύπησε μοτοσικλετιστές της ομάδας ΔΙΑΣ και εγκατέλειψε το σημείο

E-Daily 2.TopNews Χτες
Ο οδηγός του οχήματος που ενεπλάκη στη σύγκρουση εγκατέλειψε αμέσως τον τόπο του ατυχήματος

Ποια είναι τα 6 πρόσωπα του στενού επιτελείου του κόμματος Καρυστιανού

E-Daily 2.TopNews Χτες
Οι ρόλοι της ομάδας κρούσης του κόμματος «Ελπίδα για τη Δημοκρατία»

26χρονη στη Βραζιλία πάλεψε δύο μέρες με τα κύματα – Ψαράδες τη διέσωσαν

E-Daily 2.TopNews Χτες
Η νεαρή φοιτήτρια νοσηλευτικής εντοπίστηκε να επιπλέει με τη βοήθεια σωσιβίου, περίπου 16 χιλιόμετρα από την ακτή

Επίδομα θέρμανσης: Η δεύτερη δόση πληρώνεται αύριο – Πόσα χρήματα θα λάβετε

E-Daily 2.TopNews Χτες
Ακατάσχετο και αφορολόγητο το επίδομα, χωρίς συμψηφισμό με οφειλές προς το Δημόσιο

Ικαρία: Νεκρή εντοπίστηκε ηλικιωμένη γυναίκα σε παραλία

Ελλάδα Χτες
Η 77χρονη ανασύρθηκε στη θαλάσσια περιοχή του Καραβόσταμου

Γυναίκα έπεσε σε λακκούβα και χρειάστηκε 40 ράμματα – Βίντεο από Κρήτη

Ελλάδα Χτες
Το σημείο «μπαλώθηκε» πρόχειρα και σε λίγες ώρες η τρύπα ξανάνοιξε

Επίθεση με μαχαίρι στην Ελβετία: Βίντεο καταγράφει τον δράστη να φωνάζει «Allahu Akbar»

Κόσμος Χτες
Σε βίντεο αποτυπώνεται η προσπάθεια δασκάλου να θωρακίσει τους μαθητές του από την επίθεση του δράστη

Ντάνιελ Ίνγκαμ: Ο αστέρας του μηχανοκίνητου αθλητισμού σκοτώθηκε σε κατατακτήριες δοκιμές

E-Daily 3.Left Χτες
Ο 33χρονος ήταν πατέρας δύο παιδιών και προετοιμαζόταν για έναν επικίνδυνο αγώνα

Το Κίεβο θα αγοράσει 20 νέα μαχητικά αεροσκάφη Gripen, ενώ νωρίτερα η Στοκχόλμη θα δωρίσει παλαιότερου τύπου μαχητικά

Κόσμος Χτες
«Το Gripen είναι η καλύτερη και βέλτιστη επιλογή για την Ουκρανία. Έτσι σήμερα κάναμε το επόμενο μεγάλο βήμα σε αυτό το κοινό μας ταξίδι», δήλωσε ο Κρίστερσον κατά την κοινή συνέντευξη Τύπου με τον Ζελένσκι