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

Σεισμός 4,2 Ρίχτερ στην Αλβανία ‑ Αισθητός στην Ελλάδα

Κόσμος Χτες
Η σεισμική δόνηση σημειώθηκε στην κεντρική Αλβανία, 22 χιλιόμετρα νοτιοδυτικά του Ελμπασάν

Ιταλία: Έκρηξη σε τριώροφο κτίριο στη Βερόνα ‑ Έρευνα για επιζώντες

Κόσμος Χτες
Στο κτίριο κατοικούν τέσσερα άτομα, τα οποία δεν είναι γνωστό αν βρίσκονταν στο κτίριο την ώρα της έκρηξης

Ιατρικό «θαύμα» στη Βρετανία: Γεννήθηκε το πρώτο μωρό με μεταμόσχευση μήτρας από νεκρή δότρια

Κόσμος Χτες
Μόνο δύο προηγούμενες περιπτώσεις έχουν αναφερθεί στην Ευρώπη

Καταδικάστηκε ο τραγουδιστής Κώστας Δόξας για ενδοοικογενειακή βία

Ελλάδα Χτες
Η δίκη ξεκίνησε το 2021 και ολοκληρώθηκε με την έκδοση απόφασης μετά από πολλές αναβολές

Αλιμος: Αφησε το αμάξι του για να πάει στη λαϊκή και έπιασε φωτιά ‑ Δείτε βίντεο

Ελλάδα Χτες
Ένα σταθμευμένο αυτοκίνητο στον Αλιμο τυλίχθηκε ξαφνικά στις φλόγες ενώ ο ιδιοκτήτης του βρισκόταν στη λαϊκή αγορά

ΗΠΑ: Ένα εκατ. δολάρια αμοιβή για τον εντοπισμό της μητέρας της προσφέρει η Σαβάνα Γκάθρι

Κόσμος Χτες
Η μητέρα της, Νάνσι Γκάθρι, εξαφανίστηκε από το σπίτι της το βράδυ της 31ης Ιανουαρίου, με τις αρχές να πιστεύουν ότι απήχθη

Πάτρα: Στη ΜΕΘ βρέφος 5 μηνών με μηνιγγίτιδα – Νοσηλεύεται σε σοβαρή κατάσταση

Ελλάδα Χτες
Το βρέφος μεταφέρθηκε με αεροδιακομιδή από τη Ζάκυνθο

Χαλκίδα: Ανήλικος οδηγός μοτοσικλέτας συγκρούστηκε με 13χρονο που οδηγούσε πατίνι

Ελλάδα Χτες
Ο οδηγός της μηχανής τραυματίστηκε πιο σοβαρά ενώ ο 13χρονος, έλαβε εξιτήριο αφού του παρασχέθηκαν οι πρώτες βοήθειες

Μητέρα που είχε εξαφανιστεί πριν 24 χρόνια ζει νέα ζωή και εξηγεί γιατί έφυγε

Κόσμος Χτες
Η Αστυνομία της κομητείας Ρόκινγκχαμ ανακοίνωσε περαιτέρω πληροφορίες για την εξαφάνιση της Μισέλ, αναφέροντας ότι η σήμερα 62 ετών γυναίκα αποφάσισε να φύγει από την οικογένειά της

Αποκλείστηκε στην πρεμιέρα του στο Ντουμπάι ο Τσιτσιπάς, ηττήθηκε 2‑0 σετ από τον Ουμπέρ

Αθλητικά Νέα Χτες
Ο Στέφανος Τσιτσιπάς ηττήθηκε 6-4, 7-5 από τον Ούγκο Ουμπέρ

Αίγιο: «Δεν ήταν κανείς μπροστά μου όταν πυροβόλησα», λέει ο 46χρονος που τραυμάτισε τους ανήλικους

Ελλάδα Χτες
Ο 46χρονος αναμένεται να απολογηθεί την Πέμπτη, με την υπόθεση να χαρακτηρίζεται από ένταση στα δικαστήρια

Ρωσία: «Γαλλία και Βρετανία θέλουν να δώσουν μυστικά πυρηνικά όπλα στην Ουκρανία» – Απειλές Πούτιν για αντίποινα

Κόσμος Χτες
Η έκθεση των ρωσικών μυστικών υπηρεσιών «άνοιξε» μια επικίνδυνη κουβέντα στην επέτειο συμπλήρωσης 4 ετών από την έναρξη της εισβολής στην Ουκρανία