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

Καύσωνας: Ποιες περιοχές θα «ψηθούν»

Καιρός 07.07.2025
Τι πρέπει να προσέχουν οι πολίτες

Ευέλικτο ωράριο: Πώς θα λειτουργήσει σε εστίαση και εμπόριο

Ελλάδα 07.07.2025
Τι προβλέπει το νέο εργασιακο νομοσχέδιο

Καύσωνας έως την Τετάρτη σε όλη τη χώρα ‑ Τα έξι μέτρα, τι ισχύει για το delivery

Καιρός 07.07.2025
Αναλυτικά τα έξι μέτρα για τον καύσωνα - Επικαιροποιήθηκε το έκτακτο δελτίο από την ΕΜΥ - Από την Πέμπτη υποχωρεί η θερμοκρασία με μελτέμια

Κρήτη: «Απόβαση» παράνομων μεταναστών σε παραλία με λουόμενους

Ελλάδα 07.07.2025
Πάνω από 840 άνθρωποι έχουν φτάσει από το πρωί σε Κρήτη και Γαύδο

SOS για καύσωνα: Ο Λυκαβηττός «φλέγεται» στους 50°C – Πού αλλού χτυπάει κόκκινο

Κόσμος Χτες
Οι ελάχιστες θερμοκρασίες δεν αναμένεται να πέσουν κάτω από τους 26-28°C στα αστικά κέντρα ενώ την ίδια στιγμή, η σχετική υγρασία θα βρίσκεται σε πολύ χαμηλά επίπεδα

Ανατριχίλα στη Φωκίδα: Το καμπαναριό που ακούγεται σε 100 χλμ. σήμανε ξανά!

Ελλάδα Χτες
Όταν χτυπάει συνολικά το καμπαναριό της Ιεράς Μονής Αγίων Αυγουστίνου Ιππώνος και Σεραφείμ του Σάρωφ, ακούγεται έως την Πάτρα

Σάλος στη Λίβερπουλ: Η κίνηση του Λουίς Ντίας που θεωρήθηκε ασέβεια στη μνήμη του Ντιόγκο Ζότα

Αθλητικά Νέα Χτες
Ένα βίντεο με πρωταγωνιστή τον Λουίς Ντίας εξόργισε τους φίλους της Λίβερπουλ, καθώς το θεώρησαν ασέβεια προς τη μνήμη του Ντιόγκο Ζότα

Τέξας: Τα ορμητικά νερά παρέσυραν ολόκληρο σπίτι – Συγκλονιστικό βίντεο

Κόσμος Χτες
Η στιγμή που ο χείμαρρος σαρώνει ολόκληρο σπίτι στο πέρασμά του

Τραγωδία στο Αγρίνιο: 46χρονος βρέθηκε νεκρός στην αυλή του σπιτιού του

Ελλάδα Χτες
O άτυχος 46χρονος εντοπίστηκε από οικεία πρόσωπα στην αυλή του σπιτιού του

Αγρίνιο: Τρόμος σε σχολείο ‑ Πυροβολούσε με αεροβόλο πάνω από τα κεφάλια παιδιών

Κόσμος Χτες
Ο 65χρονος άνδρας συνελήφθη και οδηγήθηκε στο αυτόφωρο ο 65χρονος

Θεσσαλονίκη: Υπό έλεγχο η φωτιά στο Καπάνι ‑ Ζημιές σε τρία μαγαζιά, στο νοσοκομείο 4 πυροσβέστες

Ελλάδα Χτες
Τουλάχιστον τρία καταστήματα υπέστησαν ζημιές από τη φωτιά - Τέσσερις πυροσβέστες στο νοσοκομείο με αναπνευστικά προβλήματα