EDEN: Η τεχνητή νοημοσύνη που αντλεί γνώση από ένα εκατομμύριο είδη για να δημιουργήσει νέες γονιδιακές θεραπείες

Ανακαλύψτε περισσότερα άρθρα στα αποτελέσματα αναζήτησης

Προσθήκη του VoiceNews στην Google

Ένα και μόνο σφάλμα στον γενετικό κώδικα μπορεί να πυροδοτήσει αλυσιδωτές επιπτώσεις: από δρεπανοκυτταρική αναιμία έως καρκίνο ή σοβαρές μεταβολικές διαταραχές. Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο οι μεταλλάξεις επηρεάζουν τη λειτουργία των κυττάρων αποτελεί θεμέλιο για την ανάπτυξη στοχευμένων θεραπειών. Σε αυτό το πεδίο φιλοδοξεί να παρέμβει το EDEN, ένα νέο σύστημα τεχνητής νοημοσύνης που «εκπαιδεύεται» πάνω στη γενετική πληροφορία περισσότερων από ένα εκατομμύριο ειδών.

Το εγχείρημα είναι αποτέλεσμα συνεργασίας της Nvidia, της Microsoft, της Basecamp Research και της ερευνητικής ομάδας του Ισπανού βιοτεχνολόγου César de la Fuente στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια. Στόχος τους είναι η αξιοποίηση εξελικτικών προτύπων σε τεράστια κλίμακα, ώστε η τεχνητή νοημοσύνη να μην περιορίζεται σε προβλέψεις, αλλά να προτείνει νέες, βιολογικά βιώσιμες λύσεις: μόρια, ένζυμα ή ακόμη και γενετικές «μονάδες» με θεραπευτική εφαρμογή.

Η επεξεργασία γονιδιώματος βασίστηκε τα τελευταία χρόνια στο μοριακό «ψαλίδι» CRISPR/Cas, που τιμήθηκε με Νόμπελ το 2020. Αν και εξαιρετικά ακριβές για σημειακές τροποποιήσεις, το CRISPR έχει περιορισμούς όταν απαιτείται η εισαγωγή ολόκληρων γονιδίων ή σύνθετων γενετικών λειτουργιών. Το EDEN επιχειρεί να κάνει το επόμενο βήμα: να αντιμετωπίσει το γονιδίωμα ως ένα προγραμματιζόμενο σύστημα, επιτρέποντας ελεγχόμενη και στοχευμένη ενσωμάτωση γενετικού υλικού.

Το μοντέλο,το όνομα του οποίου προέρχεται από τα αρχικά “environmentally-derived evolutionary network”, έχει εκπαιδευτεί σε εξελικτικό DNA που συλλέχθηκε επί πέντε χρόνια από 150 τοποθεσίες σε 28 χώρες. Με την υπολογιστική επιτάχυνση της Nvidia, το σύστημα φέρεται να λειτουργεί σε κλίμακα που συγκρίνεται με εκείνη μεγάλων γλωσσικών μοντέλων όπως το GPT-4.

Στα πρώτα πειραματικά αποτελέσματα, το EDEN πέτυχε στοχευμένη εισαγωγή DNA στη σωστή θέση του ανθρώπινου γονιδιώματος στο 73% των ενζύμων που δοκιμάστηκαν. Παράλληλα, η ερευνητική ομάδα σχεδίασε νέα αντιμικροβιακά πεπτίδια που εμφάνισαν 97% αποτελεσματικότητα σε εργαστηριακές δοκιμές έναντι ανθεκτικών παθογόνων.

Οι εφαρμογές εκτείνονται και στην ογκολογία. Η Basecamp Research αξιοποίησε το μοντέλο για τον σχεδιασμό βελτιστοποιημένων CAR-T λεμφοκυττάρων, τα οποία σε in vitro δοκιμές εμφάνισαν 90% αποτελεσματικότητα στην εξόντωση καρκινικών κυττάρων. Η προοπτική είναι η ανάπτυξη προγραμματιζόμενων κυτταρικών θεραπειών με μεγαλύτερη ακρίβεια και ασφάλεια.

Ειδικοί που δεν συμμετείχαν άμεσα στο έργο επισημαίνουν ότι η γονιδιακή επεξεργασία διαθέτει ήδη ισχυρό κλινικό δυναμικό. Ο Tomoji Mashimo, για παράδειγμα, έχει χρησιμοποιήσει παραλλαγές του CRISPR για να αποτρέψει τη συσσώρευση αμυλοειδών πρωτεϊνών στην αμυλοείδωση τρανσθυρετίνης (ATTR), υπογραμμίζοντας ότι τα επόμενα χρόνια ενδέχεται να δούμε εφαρμογές σε ευρύτερο φάσμα κληρονομικών ασθενειών.

Παράλληλα, η τεχνολογία CRISPR έχει αξιοποιηθεί και σε διαγνωστικά εργαλεία, όπως το SHERLOCK, που επιτρέπει ταχεία ανίχνευση παθογόνων, μεταξύ άλλων και του ανθεκτικού μύκητα Candida auris — ενός μικροοργανισμού που απειλεί ιδιαίτερα ανοσοκατεσταλμένους ασθενείς.

Το EDEN εντάσσεται σε αυτή τη νέα γενιά βιοτεχνολογικών εργαλείων που συνδυάζουν εξελικτική βιολογία και τεχνητή νοημοσύνη. Αν επιβεβαιωθούν τα πρώτα αποτελέσματα με κλινικές μελέτες και αυστηρή αξιολόγηση ασφάλειας, η δυνατότητα προγραμματιζόμενης εισαγωγής γονιδίων θα μπορούσε να αναδιαμορφώσει τη θεραπευτική προσέγγιση σε καρκίνο και σπάνιες γενετικές νόσους.

Η πρόκληση πλέον δεν είναι μόνο τεχνολογική, αλλά και βιοηθική: πώς θα αξιοποιηθεί αυτή η ισχύς με ασφάλεια, διαφάνεια και ισότιμη πρόσβαση για τους ασθενείς.