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.

ΣΤΗΝ ΙΔΙΑ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ

Βίντεο ντοκουμέντο από την παράσυρση μοτοσικλέτας στο Περιστέρι: «Καρφώθηκα κάτω από ένα τζιπ, είχα πολλή αιμορραγία»

Ελλάδα 09.05.2025
«Θα το κυνηγήσουμε δικαστικά, προσπαθούμε να βρούμε τον οδηγό του αυτοκινήτου»

Πυροβολισμοί στον Κολωνό: Ένας ανήλικος τραυματίας

Ελλάδα 09.05.2025
Ατομα που επέβαιναν σε όχημα φέρεται να πυροβόλησαν έναν πεζό

Αυστηρότερο το πλαίσιο λειτουργίας των πανεπιστημίων: Τα νέα μέτρα της κυβέρνησης

Πολιτική 09.05.2025
Οι παρεμβάσεις του υπουργείου Παιδείας για την ασφάλεια και τη χρηματοδότηση των ΑΕΙ

Ηλικιωμένος ανακύκλωσε… κατά λάθος 20.000 ευρώ

Ελλάδα 09.05.2025
Ευτυχώς, τα πήρε πίσω από το άτομο που τα βρήκε

Τραγωδία στην Ανδρο: Γυναίκα σκοτώθηκε πέφτοντας με το αυτοκίνητό της στη θάλασσα

Ελλάδα 09.05.2025
Μεταφέρθηκε με ασθενοφόρο του ΕΚΑΒ στο Αγροτικό Ιατρείο όπου διαπιστώθηκε ο θάνατός της

Ο «σκοτεινός» ρόλος ιερέα σε άγρια ληστεία με θύμα ηλικιωμένη στη Δράμα

Ελλάδα 09.05.2025
«Έμαθε για την περιουσία της από την πρώην νύφη της», λέει η ΕΛ.ΑΣ.

Πώς ένα ρατσιστικό σχόλιο μπορεί να συγκεντρώσει χιλιάδες δολάρια

Κόσμος 09.05.2025
Η τοπική κοινωνία του Ρότσεστερ στη Μινεσότα μοιάζει διχασμένη μπροστά σε μια ρατσιστική επίθεση με θύμα ένα πεντάχρονο αγόρι

Ο Αρης Μουγκοπέτρος πήρε εξιτήριο μετά από τρεις εβδομάδες νοσηλείας

Ελλάδα 09.05.2025
Ο μουσικός τραυματίστηκε όταν έσκασε κροτίδα στα χέρια του με αποτέλεσμα να ακρωτηριαστούν δύο δάχτυλα του

ΕΕ και Ουκρανία ετοιμάζουν ειδικό δικαστήριο για τα ρωσικά εγκλήματα – «Κανείς δεν θα μείνει ατιμώρητος»

Κόσμος 09.05.2025
Παράλληλα, εγκρίθηκε 1 δισεκατομμύριο ευρώ για την αμυντική βιομηχανία της Ουκρανίας

Καταδικάστηκε πρώην διοικητής νοσοκομείου της Βόρειας Ελλάδας που είχε κακοποιήσει σeξουαλικά εργαζόμενη

Ελλάδα 09.05.2025
Είχε προηγηθεί σχετική καταγγελία από την εργαζόμενη για τέλεση γενετήσιων πράξεων από τον κατηγορούμενο το 2021