Sztuczna inteligencja zaprojektuje DNA

Sztuczna inteligencja zaprojektuje DNA

Naukowcy ze szwedzkiego uniwersytetu opracowali metodę, dzięki której sztuczna inteligencja zaprojektuje DNA regulujące produkcję białek w komórkach. Nowa technologia ma pomóc m.in. w tworzeniu nowych leków czy szczepionek.

.Jak podaje portal Nature, naukowcy ze szwedzkiego uniwersytetu technicznego Chalmers Tekniska Högskola wraz ze współpracownikami z innych ośrodków opisali potencjalnie przełomową metodę kontroli działania genomu. Aby dowolna komórka prawidłowo pracowała, wszystkie jej geny (liczone często w tysiącach) muszą być ściśle regulowane. Jedne geny są aktywne i powstają na ich podstawie duże ilości danego białka, inne wykorzystywane w niewielkim stopniu, a jeszcze inne, przynajmniej w danym momencie – wcale. Dotyczy to także genów umieszczanych w komórce sztucznie, np. w modyfikowanych roślinach czy w przypadku genetycznych szczepionek.

Naukowcy od dawna starają się więc nauczyć kontrolowania aktywności genów, bo to pozwoliłoby m.in. na tworzenie nowego typu terapii i na różnorodne manipulacje biotechnologiczne. Jest to jednak szczególnie trudne zadanie ze względu na ogromną długość cząsteczki przechowującej geny: genom człowieka zawiera ponad 3 mld podstawowych “liter”.

“Cząstka DNA jest niezwykle długa i skomplikowana. Dokonywanie w niej zmian z pomocą prób i błędów – modyfikowania i odczytywania – to gigantyczne wyzwanie. Znalezienie tym sposobem metody, która działa, zajmuje lata” – mówi Jan Zrimec, autor pracy opublikowanej w piśmie “Nature Communications“.

On i jego współpracownicy, pracujący pod kierunkiem prof. Alekseja Zelezniaka z Uniwersytetu Technicznego Chalmersa, nauczyli się projektować małe cząsteczki DNA z informacjami dla komórki, jak ma używać wybranej części genomu. Wykorzystują do tego systemy sztucznej inteligencji.

“Dużo skuteczniej można to robić, ucząc sztuczną inteligencję zasad oddziaływania na DNA. To, co dotąd zajmowało lata, można teraz zrobić w kilka tygodniu lub nawet dni” – dodaje Jan Zrimec.

Redaktor naczelny “Wszystko Co Najważniejsze”, prof. Michał KLEIBER, w artykule “Sztuczna Inteligencja w ochronie zdrowia – korzyści i ryzyka” [LINK] zwraca uwagę, że “metody SI weszły już do standardów badawczych w wielu różnych obszarach medycyny. Przykładami ilustrującymi aktualne osiągnięcia w tym zakresie mogą być opracowane ostatnio oprogramowanie pozwalające z dokładnością do 70–80 proc. wskazać wśród osób zarażonych koronawirusem te, u których rozwinie się ciężka postać COVID-19, lub system typujący z dokładnością do 95 proc. osoby, które zachorują w ciągu swego życia na cukrzycę. Możliwości SI są jednak bardzo szerokie i daleko wykraczają poza taką diagnostykę.”

Algorytmy projektują sekwencję DNA, która według życzenia będzie odpowiednio regulowała aktywność wybranego genu. Dotąd badacze przetestowali swoją metodę na drożdżach Saccharomyces cerevisiae, których komórki (wbrew pozorom) bardzo przypominają komórki ssaków. W następnym kroku chcą rozpocząć prace z komórkami ludzkimi. Liczą przede wszystkim na wykorzystanie tego podejścia w medycynie.

“Opracowanie białkowych leków przeciwko skomplikowanym chorobom czy alternatywnych białek spożywczych jest zwykle niezwykle drogie. Koszty są czasami tak wysokie, że niemożliwe jest odzyskanie zainwestowanych środków. Takie leki są więc ekonomicznie nieopłacalne. Dzięki naszej technologii możliwe jest projektowanie i produkowanie białek dużo efektywniej, dzięki czemu będą mogły trafiać na rynek” – podkreśla kierujący pracami prof. Aleksej Zelezniak.

Zagrożenia związane z wykorzystaniem sztucznej inteligencji

.Były prezes Polskiej Akademii Nauk przestrzega przed zbyt dużym optymizmem, związanym z wykorzystaniem sztucznej inteligencji. Jego zdaniem wiąże się to również z zagrożeniami, które pojawiają się również w kontekście wykorzystania SI w genetyce.

“Dwa główne dzisiaj wyzwania to ochrona prywatności danych pacjentów oraz etyczne problemy związane z zakresem komputerowego wspomagania lekarza w podejmowaniu ważnych decyzji o ludzkim zdrowiu, nie mówiąc już nawet o ich samodzielnym podejmowaniu przez SI. Dylematów etycznych będzie zaś w przyszłości z pewnością jeszcze więcej – trudno nie odczuwać przerażenia, gdy się słyszy np. o planach inteligentnego wspomagania w genetycznym profilowaniu dzieci w procesach in vitro, mającego „optymalizować” ich przyszłą urodę i zdrowie. Plany takiego „projektowania” dzieci budzą już dzisiaj olbrzymie kontrowersje.” – pisze prof. Michał KLEIBER w artykule “Sztuczna Inteligencja w ochronie zdrowia – korzyści i ryzyka”

“Z pełną świadomością potencjału SI, ale także zagrożeń, które może powodować jej pochopne stosowanie, zacytujmy w tym kontekście prognozę pewnego amerykańskiego profesora medycyny: „SI nie zastąpi w przyszłości lekarzy, ale lekarze, którzy będą po nią rozsądnie sięgać, zastąpią tych, którzy nie będą jej w ogóle używać” – dodaje profesor.

PAP/Marek Matacz/Wszystko Co Najważniejsze/MAC

Materiał chroniony prawem autorskim. Dalsze rozpowszechnianie wyłącznie za zgodą wydawcy. 30 listopada 2022