*του John Paul*
Οι μακροχρόνιοι συνδρομητές θα ξέρουν ότι είμαι πολύπλοκος τύπος, ενδιαφέρομαι και μαθαίνω για πολλούς τομείς, εκτός από την ιατρική και τη μοριακή βιολογία και ένα από τα κύρια ενδιαφέροντά μου είναι αυτό που ήταν η πρώην “δουλειά” μου. Μη συμβατικός/υβριδικός πόλεμος και το μέλλον του ίδιου του πολέμου.
Αυτή πιθανότατα θα είναι μια συνεχής σειρά για όλη την ταχεία πρόοδο που έχει σημειωθεί σε αυτούς τους τομείς. Πριν ξεκινήσουμε με το "θέμα" αυτού του άρθρου, πρέπει να παρακολουθήσετε το βίντεο (επάνω), από ένα βιντεοπαιχνίδι που ονομάζεται “Tom Clancy's The Division”.
Το είδατε; ΟΚ, τώρα θα σας κάνω μια ερώτηση. Πόσο “δυνατό” πιστεύετε ότι είναι αυτό που απεικονίζεται ως φανταστικό σημείο πλοκής σε αυτό το παιχνίδι; Πόσο “πραγματικό” μπορεί να είναι, από αδύνατο, σε εφικτό, σε δυνατό, σε εφαρμόσιμο;
Πρώτα λίγα λόγια από τον χορηγό αυτής της πανδημίας.
Αυτή είναι μια θεμελιώδης εργασία που γράφτηκε από τον Ralph Baric, αναμφισβήτητα έναν από τους κορυφαίους συνθετικούς βιολόγους στον κόσμο και χωρίς καμία αμφιβολία τον κορυφαίο ειδικό στην έρευνα για τον κορωνοϊό. Αυτή η εργασία είναι του 2007 και η τεχνολογία ξεπέρασε ακόμη και τους πιο avant-garde στοχαστές και επιστήμονες μόνο τα τελευταία 5 χρόνια.
Μάλλον προληπτικό, έτσι δεν είναι; Και το κόστος για αυτό που περιγράφει έχει μόνο μειωθεί. Επιστρέφοντας στην ερώτησή μου. Εάν απαντήσατε ότι είναι δυνατό ή ακόμα και εφικτό, θα είχατε δίκιο και πιθανώς θα λέγατε ορισμένα χαρακτηριστικά που ελπίζω να καταλάβουν οι αναγνώστες.
Ενώ απέχουμε ακόμη από την πλήρη οργανική τρισδιάστατη εκτύπωση, όπου θα εκτυπώνατε έναν ζωντανό οργανισμό, βρισκόμαστε σε τόσο προχωρημένα στάδια, που τα παρακάτω μοιάζουν με επιστημονική φαντασία.
Ολόκληρο αυτό το άρθρο είναι συναρπαστικό, αλλά οι επισημασμένες ενότητες είναι πραγματικά επιπέδου επιστημονικής φαντασίας. Η σύνθεση DNA, που ονομάζεται επίσης εκτύπωση, γίνεται ευρέως διαθέσιμη και ενώ δεν είναι προσβάσιμη σε πολλά άτομα, αν θέλετε να αγοράσετε το μηχάνημα (προς το παρόν κατά τη γνώμη μου), μπορείτε να το παραγγείλετε και στο εμπόριο.
Εκεί αυτή η εταιρεία μπορεί κυριολεκτικά να εκτυπώσει θραύσματα DNA μέσω συνθετικής βιολογίας και να δημιουργήσει νέους ιούς από την αρχή, με κόστος μόνο μερικές εκατοντάδες δολάρια την εβδομάδα. Για σύγκριση, ο σχεδιασμός ενός συνθετικού ιού πολιομυελίτιδας που χρησιμοποιήθηκε πριν από λίγο περισσότερο από 10 χρόνια κόστισε περίπου 100.000 δολάρια.
Αυτό από μόνο του είναι εκπληκτικό, αλλά αυτό δεν είναι το τέλος του…
Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν την τεχνητή νοημοσύνη για να ονειρευτούν επαναστατικές νέες πρωτεΐνες
Τον Ιούνιο, οι ρυθμιστικές αρχές της Νότιας Κορέας ενέκριναν το πρώτο φάρμακο, ένα εμβόλιο COVID-19, που παρασκευάζεται από μια νέα πρωτεΐνη σχεδιασμένη από ανθρώπους. Το εμβόλιο βασίζεται σε ένα “νανοσωματίδιο” σφαιρικής πρωτεΐνης που δημιουργήθηκε από ερευνητές σχεδόν πριν από μια δεκαετία, μέσω μιας εντατικής διαδικασίας δοκιμής και λάθους.
Τώρα, χάρη στις τεράστιες προόδους στην τεχνητή νοημοσύνη (AI), μια ομάδα με επικεφαλής τον David Baker, βιοχημικό στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον (UW) στο Σιάτλ, αναφέρει στο Science ότι μπορεί να σχεδιάσει τέτοια μόρια σε δευτερόλεπτα αντί για μήνες.
Τέτοιες προσπάθειες αποτελούν μέρος μιας επιστημονικής αλλαγής, καθώς εργαλεία τεχνητής νοημοσύνης, όπως το λογισμικό πρόβλεψης πρωτεϊνικής δομής “AlphaFold” της DeepMind, αγκαλιάζονται από τους επιστήμονες της ζωής. Τον Ιούλιο, η DeepMind αποκάλυψε ότι η τελευταία έκδοση του AlphaFold είχε προβλέψει δομές για κάθε πρωτεΐνη που είναι γνωστή στην επιστήμη. Και τους τελευταίους μήνες παρατηρήθηκε μια εκρηκτική ανάπτυξη στα εργαλεία τεχνητής νοημοσύνης - ορισμένα βασισμένα στο AlphaFold - που μπορούν γρήγορα να ονειρεύονται εντελώς νέες πρωτεΐνες. Προηγουμένως, αυτή ήταν μια επίπονη επιδίωξη με υψηλά ποσοστά αποτυχίας.
Τα εργαλεία Deep-learning όπως το “proteinMPNN” έχουν αλλάξει το παιχνίδι στον σχεδιασμό πρωτεϊνών, λέει ο Arne Elofsson, υπολογιστικός βιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης. “Σχεδιάζεις την πρωτεΐνη σου, πατάς ένα κουμπί και παίρνεις κάτι που μία στις δέκα φορές λειτουργεί”. Ακόμη υψηλότερα ποσοστά επιτυχίας μπορούν να επιτευχθούν συνδυάζοντας πολλαπλά νευρωνικά δίκτυα για την αντιμετώπιση διαφορετικών τμημάτων της διαδικασίας σχεδιασμού, όπως έκανε η ομάδα του Baker στο σχεδιασμό των νανοσωματιδίων. “Τώρα έχουμε τον πλήρη έλεγχο του σχήματος της πρωτεΐνης”, λέει ο Ovchinnikov.
Του Baker δεν είναι το μόνο εργαστήριο που εφαρμόζει την τεχνητή νοημοσύνη στο σχεδιασμό πρωτεϊνών. Σε ένα έγγραφο ανασκόπησης που δημοσιεύτηκε στο bioRxiv αυτόν τον μήνα, η Ferruz και οι συνεργάτες της μέτρησαν περισσότερα από 40 ΑΙ εργαλεία σχεδίασης πρωτεΐνης που έχουν αναπτυχθεί τα τελευταία χρόνια, χρησιμοποιώντας διάφορες προσεγγίσεις (δείτε “Πώς να σχεδιάσετε μια πρωτεΐνη”).
Από μόνο το 2020, υπήρξε μια επανάσταση στα εργαλεία Deep-learning και ένας κάπως εκδημοκρατισμός της υπολογιστικής ισχύος. Για να χρησιμοποιήσετε αυτούς τους τύπους λογισμικού, χρειάζεστε συχνά έναν ερευνητικό σταθμό εργασίας, που συχνά ονομάζεται “υπολογιστής/διακομιστής σε επίπεδο επιχείρησης” (φρικτό για παιχνίδια ή τρισδιάστατη απόδοση εδώ που τα λέμε), που κοστίζει μια “μικρή περιουσία” από 70.000 έως 120.000 δολάρια. Υπάρχει ένας πολύ απλός, προσιτός και κάπως φθηνός τρόπος γύρω από αυτό.
Το Cloud computing.
Από πολλές απόψεις, ο εκδημοκρατισμός της συνθετικής βιολογίας είναι αναπόφευκτος και δεδομένης της κυβερνητικής απάντησης στην πανδημία, οι εταιρείες δεν θα βρουν πλέον μεγάλη γραφειοκρατία μετά την “καταπληκτική και αξιοσημείωτη” επιτυχία που πέτυχαν ορισμένες φαρμακευτικές εταιρείες με το mRNA.
Ο σχεδιασμός νέων πρωτεϊνών, έχει τις ίδιες δυνατότητες διπλής χρήσης με το σχεδιασμό νέων τοξινών. Και θα μπορούσατε θεωρητικά να παραγγείλετε πρωτεΐνες εάν έχουν το σωστό μέγεθος που διατίθεται στο εμπόριο. Η σωστή πρωτεΐνη, η σωστή μέθοδος ενίσχυσης και η φαντασία σας είναι το όριο. Υπάρχουν τεράστιες ομάδες βιοχάκερ που κάνουν καταπληκτικά πράγματα με φτηνά κιτ CRISPR στα δωμάτια και τα γκαράζ τους και τα ποστάρουν στο Twitter για παράδειγμα.
Το τελευταίο είναι λιγότερο δυσοίωνο από μια επιφανειακή θεώρηση, αλλά παρόλα αυτά ενδιαφέρον…
Προχωρώντας τη γονιδιακή θεραπεία στο επόμενο επίπεδο
Οι τρέχουσες γονιδιακές θεραπείες υπολείπονται σε πολλά μέτωπα: ο κίνδυνος εισαγωγής επιβλαβών γενετικών αλλαγών, η έλλειψη ειδικών για ιστούς συστημάτων χορήγησης, μαζί με το υψηλό κόστος παραγωγής, όλα σημαίνουν ότι πολύ λίγοι ασθενείς είναι πιθανό να επωφεληθούν από αυτές τις θεραπείες.
Η AbVitro εξαγοράστηκε από την Juno Therapeutics τον Ιανουάριο του 2016 (τώρα μέρος της Bristol Myers Squibb). Λίγο αργότερα, ο Vigneault και ο συνάδελφός του από το εργαστήριο της Εκκλησίας Prashant Mali, μαζί με τον John Suliman, συνίδρυσαν την ShapeTX για να αναπτύξουν νέες θεραπείες στοχευμένες στο RNA για μερικές από τις πιο δύσκολες ασθένειες στον κόσμο. “Στόχος μας είναι να μεταμορφώσουμε τη ζωή των ασθενών συνδυάζοντας μεγάλα σύνολα δεδομένων, τεχνητή νοημοσύνη και προγραμματιζόμενο RNA”, είπε ο Vigneault.
Η πανδημία της COVID-19 και η επιτυχής χρήση εμβολίων mRNA κατά του SARS-CoV-2 ενίσχυσαν την έρευνα για τη θεραπεία RNA. Σε αντίθεση με τις γονιδιακές θεραπείες που βασίζονται στο DNA, οι οποίες προκαλούν μόνιμες γενετικές αλλαγές στον πυρήνα ενός κυττάρου, οι θεραπείες RNA πραγματοποιούν τη δραστηριότητά τους στο κυτταρόπλασμα και χειραγωγούνται πιο εύκολα, χωρίς τον ίδιο κίνδυνο ανεπιθύμητων γενετικών επιδράσεων.
Όταν συγκρίνει τις δύο προσεγγίσεις, ο Vigneault χρησιμοποιεί μια αναλογία: “Εάν έχετε πρόβλημα υπολογιστή, δεν αλλάζετε το υλικό, εγκαθιστάτε μια ενημέρωση λογισμικού. Είναι το ίδιο όταν προσπαθείτε να διορθώσετε ένα γενετικό πρόβλημα. Αντί να το διορθώσετε στην πηγή (επεξεργασία DNA), μπορείτε να ανεβάσετε μια ενημέρωση κώδικα (επεξεργασία RNA), η οποία είναι λιγότερο περίπλοκη, πιο αποτελεσματική και ενέχει λιγότερους κινδύνους”.
“Στόχος μας είναι να παρέχουμε μόνο το RNA ως ενημέρωση λογισμικού, χωρίς την ανάγκη για ένα μεγάλο πρωτεϊνικό σύστημα όπως το CRISPR, το οποίο θα μπορούσε να αναγνωριστεί από το ανοσοποιητικό σύστημα ως ξένο και να προκαλέσει ανοσογονικότητα”, εξήγησε ο Vigneault.
Η υπερπώληση σε οτιδήποτε είναι κοινή σε οποιονδήποτε τομέα και αυτό δεν θα ήταν διαφορετικό, αλλά δεν θέλω να προσέξετε αυτό, αλλά μάλλον τη σύνταξη. Αν δεν το καταλάβατε, αυτή είναι λέξη προς λέξη η ίδια ρητορική που χρησιμοποίησε ο Χαράρι και όλοι όσοι ανταποκρίθηκαν στις παρεξηγημένες, κακώς μελετημένες ιδέες του για την ανθρώπινη βιολογία.
Είναι επίσης καλό να το αναφέρουμε αυτό όταν επισημαίνουν τις θεραπείες που βασίζονται σε mRNA ότι δεν αποτελούν γονιδιακή θεραπεία, αλλά αρχικά θεωρήθηκαν ως θεραπείες μονοκλωνικών αντισωμάτων, οι οποίες αργότερα μετατοπίστηκαν προς τα αντισώματα.
Τώρα καταλαβαίνετε επίσης γιατί η κυβέρνηση Μπάιντεν ενέκρινε αυτόν τον φρικτό τρόμο της βιοτεχνολογίας.
Θα αφήσω τις τελευταίες παρατηρήσεις σε ένα από τα λίγα τηλεοπτικά έργα που μου αρέσουν (με κυριολεκτική επιρροή στην επιστημονική μου σκέψη)…
Πράγματι, ολόκληρος ο κόσμος είναι πλέον ένα εργαστήριο και οι δοκιμές και η έρευνα gain of function γίνονται σε ολόκληρο τον πληθυσμό…
Share this post