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

Αντερλεχτ – ΑΕΚ 1‑1 στο Λόττο Παρκ: ισοφάριση Ελίασον, ραντεβού πρόκρισης στη Νέα Φιλαδέλφεια

Αθλητικά Νέα Χτες
Οι Βέλγοι προηγήθηκαν με Ντόλμπεργκ, ο Στρακόσα κράτησε όρθια την Ένωση και ο Ελίασον «υπέγραψε» το 1-1 πριν από τη μεγάλη ρεβάνς στην OPAP Arena.

Λευκάδα: Καταγγελίες τουριστών και κατοίκων για εισιτήριο 10 ευρώ σε δημόσια παραλία

Ελλάδα Χτες
Ιδιοκτήτης οικοπέδου στην περιοχή Αγιοφύλι φέρεται να ζητά αμοιβή για να περάσουν από τον χώρο του στην παραλία

Βόλος: 18χρονος προσπάθησε να ξεφύγει από συμπλοκή και καρφώθηκε το πόδι του σε μπετόβεργα

Ελλάδα Χτες
Η Πυροσβεστική έκοψε με τροχό τη σιδερόβεργα από τον μηρό του νεαρού

Απορρίφθηκε πρόστιμο εκατομμυρίων για τον Τραμπ επειδή θεωρήθηκε «υπερβολικό»

Κόσμος Χτες
Δικαστήριο ακύρωσε την απόφαση για πρόστιμο εκατομμυρίων για τον Ντόναλντ Τραμπ, επειδή, μεταξύ άλλων, θεωρήθηκε «υπερβολικό». Τι αφορά η υπόθεση.

Συγκλονίζει η ιατροδικαστική έκθεση των θυμάτων που απανθρακώθηκαν στο δυστύχημα στην Εγνατία Οδό

Ελλάδα Χτες
Οι νεκροί που έφεραν κρανιοεγκεφαλικές κακώσεις ήταν ζωντανοί μέχρι τη στιγμή που το φορτηγό έπεσε πάνω τους και ξέσπασε μεγάλη φωτιά

Guardian: Απόρρητα στοιχεία του ισραηλινού στρατού δείχνουν ότι το 83% των νεκρών στη Γάζα είναι άμαχοι

Κόσμος Χτες
«Πέντε στους έξι Παλαιστίνιους που σκοτώθηκαν από τις ισραηλινές δυνάμεις στη Γάζα ήταν άμαχοι»

1 στους 5 Έλληνες στερείται πρόσβασης σε κατάλληλη ιατρική περίθαλψη, σύμφωνα με Eurostat

Ελλάδα Χτες
Πρόκειται για το υψηλότερο ποσοστό στην Ευρωπαϊκή Ένωση, με τον μέσο όρο να περιορίζεται μόλις στο 3,6%.

Ryanair: Χαοτικός ο έλεγχος εναέριας κυκλοφορίας της Ελλάδας ‑ Καλεί την Κομισιόν να παρέμβει

Ελλάδα Χτες
Η αεροπορική εταιρεία καταγγέλλει καθυστερήσεις σε πάνω από 5.000 πτήσεις λόγω ελέγχου εναέριας κυκλοφορίας στην Ελλάδα

Οπαδός της Σάμσουνσπορ ανέμιζε σημαία με τον Κεμάλ στο Παναθηναϊκό Στάδιο ‑ Δείτε βίντεο

Ελλάδα Χτες
Οπαδοί της τουρκικής ομάδας βρέθηκαν στο Παναθηναϊκό Στάδιο, ανέμισαν τη σημαία της ομάδας τους που απεικονίζει τον Κεμάλ, λίγες ώρες πριν την αναμέτρηση με τον Παναθηναϊκό

Γάζα ‑ Ο ισραηλινός στρατός ζητά εκκένωση νοσοκομείων πριν την εισβολή στο βορρά

Κόσμος Χτες
Ο στρατός ζητά από ιατρικούς φορείς και διεθνείς οργανώσεις στο βόρειο τμήμα να προετοιμάσουν την οργανωμένη απομάκρυνση του πληθυσμού προς τα νότια