Τεχνητή νοημοσύνη: Επαναστατική ανακάλυψη για θεραπεία ασθενειών και κλιματική αλλαγή βάσει DNA πρωτεϊνών

Σύνταξη: ecozen.gr

Την τεχνητή νοημοσύνη “επιστράτευσαν” επιστήμονες για την πρόβλεψη των δομών σχεδόν κάθε πρωτεΐνης που παράγεται από το ανθρώπινο σώμα. Η ανάπτυξη θα μπορούσε να βοηθήσει καθοριστικά στην ανακάλυψη νέων φαρμάκων για τη θεραπεία ασθενειών. Αλλά και σε καλλιέργειες που μπορούν να αντισταθούν στην κλιματική αλλαγή και ένζυμα που μπορούν να διασπά το πλαστικό που διαπερνά το περιβάλλον.. Αυτό αναφέρει σχετική μελέτη που δημοσιεύεται στην επιστημονική επιθεώρηση Nature.

20.000 πρωτεΐνες στο ανθρώπινο DNA

Το ανθρώπινο γονιδίωμα κρατά τις οδηγίες για περισσότερες από 20.000 πρωτεΐνες. Αλλά μόνο περίπου το ένα τρίτο αυτών έχει αποκωδικοποιηθεί. Και σε πολλές περιπτώσεις, αυτές οι δομές είναι μόνο εν μέρει γνωστές. Τώρα, ένα εργαλείο μετασχηματιστικής τεχνητής νοημοσύνης (AI) που ονομάζεται AlphaFold, προβλέπει τη δομή σχεδόν ολόκληρου του ανθρώπινου πρωτεώματος. Δηλαδή του συνόλου των πρωτεϊνών γονιδιακά.

Προβλέψεις για το πλήρες πρωτέωμα αρκετών έμβιων οργανισμών

Το AlphaFold υλοποιήθηκε από την αδελφή εταιρεία της Google DeepMind στο Λονδίνο. Επιπλέον, έχει προβλέψει σχεδόν πλήρη πρωτεώματα για διάφορους άλλους οργανισμούς. Από τα ποντίκια και τον αραβόσιτο έως το παράσιτο της ελονοσίας. Οι περισσότερες από 350.000 πρωτεϊνικές δομές, οι οποίες διατίθενται μέσω μιας δημόσιας βάσης δεδομένων, ποικίλλουν στην ακρίβειά τους. Οι ερευνητές λένε ότι η βάση πρόκειται να αυξηθεί σε 130 εκατομμύρια δομές μέχρι το τέλος του έτους. Το σημαντικότερο, ωστόσο είναι ότι η δυνατότητα αυτή μπορεί να φέρει επανάσταση στις βιοεπιστήμες.

Η σημασία των πρωτεϊνών

Οι πρωτεΐνες είναι βασικά δομικά στοιχεία των ζώντων οργανισμών. Κάθε κύτταρο που έχουμε μέσα μας αποτελείται από πρωτεΐνες. Η κατανόηση των σχημάτων τους είναι ζωτικής σημασίας για την προώθηση της ιατρικής. Μέχρι τώρα, μόνον ένα μέρος αυτών έχει επεξεργαστεί. Οι οδηγίες για την παραγωγή ανθρώπινων πρωτεϊνών περιέχονται στα γονιδιώματά μας. Δηλαδή, το DNA που περιέχεται στους πυρήνες των ανθρώπινων κυττάρων. Υπάρχουν περίπου 20.000 από αυτές τις πρωτεΐνες που εκφράζονται από το ανθρώπινο γονιδίωμα.

“Πιο ακριβής εικόνα”

Ο δρ Demis Hassabis, διευθύνων σύμβουλος και συνιδρυτής της εταιρείας τεχνητής νοημοσύνης Deep Mind, εκτιμά ότι τα στοιχεία του AlphaFold «είναι η πιο ολοκληρωμένη και ακριβής εικόνα του ανθρώπινου πρωτεώματος μέχρι σήμερα». Αναφέρει, μάλιστα, ότι “ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της βιολογίας επιλύθηκε σε μεγάλο βαθμό»! Θεωρεί ότι η εν λόγω χρήση της τεχνητής νοημοσύνης αποτελεί “τη σημαντικότερη συνεισφορά που της στην πρόοδο της επιστημονικής γνώσης μέχρι σήμερα”.

Λύση(;) και για την κλιματική αλλαγή

Οι πρωτεΐνες αποτελούνται από αλυσίδες μικρότερων δομικών στοιχείων που ονομάζονται αμινοξέα. Αυτές οι αλυσίδες διπλώνονται με μυριάδες διαφορετικούς τρόπους, σχηματίζοντας ένα μοναδικό τρισδιάστατο σχήμα. Το σχήμα μιας πρωτεΐνης καθορίζει τη λειτουργία του στο ανθρώπινο σώμα. Οι 350.000 πρωτεϊνικές δομές που προβλέπονται από το AlphaFold περιλαμβάνουν, εκτός από του ανθρώπου, και εκείνες των λεγόμενων μοντέλων οργανισμών που χρησιμοποιούνται στην επιστημονική έρευνα. Όπως το e.coli, τη μαγιά, τη μύγα των φρούτων. Αυτές οι εφαρμογές “περιλαμβάνουν την ανάπτυξη νέων φαρμάκων και θεραπειών για ασθένειες. Το σχεδιασμό μελλοντικών καλλιεργειών που μπορούν να αντισταθούν στην κλιματική αλλαγή και ένζυμα που μπορούν να διασπά το πλαστικό που διαπερνά το περιβάλλον.  Αυτό αναφέρει ο καθηγητής John McGeehan, δομικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο του Πόρτσμουθ.