Biologia strukturalna będzie korzystać z zaawansowanych metod takich jak mikroskopia elektronowa wspomaganych sztuczną inteligencją. To zmieni krajobraz nauk o życiu. Nie można jednak zapominać o kluczowym znaczeniu badań eksperymentalnych – podsumowuje konferencję iNext Międzynarodowy Instytutu Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB).
„AI już dziś efektywnie wspomaga pracę biologów strukturalnych podczas prac nad określaniem atomowej budowy złożonych cząsteczek chemicznych z żywych organizmów. Wraz z nieuchronnym rozwojem technologicznym AI będzie wpływać na kolejne obszary badań, takie jak analiza danych, w tym obrazowanie w biologii czy modelowanie dużych systemów” – powiedział prof. Marcin Nowotny z podczas konferencji zorganizowanej w dniach 8-10 lipca w Narodowym Centrum Promieniowania Synchrotronowego SOLARIS w Krakowie.
Naukowiec przyznał, że ograniczenia technik opartych o AI powodują, że w najbliższym czasie nie zastąpią one metod doświadczalnych. Mogą jednak ogromnie ułatwić i przyspieszyć badania w biologii strukturalnej.
„Nie wiemy, czy komputery dostarczą nam lek na raka albo eliksir wiecznej młodości, jednak z pewnością nowe, coraz bardziej skuteczne narzędzia, pozwolą łatwiej, szybciej i taniej prowadzić badania naukowe, a to rodzi nadzieję na rozwiązanie najbardziej palących problemów medycznych w perspektywie najbliższych dekad” – dodał prof. Nowotny.
Prof. Matthias Bochtler z IIMCB zaznaczył, że społeczność akademicka nie powinna bezwiednie używać gotowych narzędzi tworzonych przez firmy, lecz aktywnie uczestniczyć w ich tworzeniu.
Jak wyjaśniają eksperci w komunikacie IIMCB, dzięki biologii strukturalnej można m.in. zrozumieć jak powstają choroby, w tym te genetyczne lub jak namnażają się wirusy. Biologia strukturalna pozwala również wizualizować jak leki przyłączają się do cząsteczek w komórce. Dzięki temu naukowcy mogą optymalizować ten proces, a w konsekwencji tworzyć nowe terapie czy poprawiać właściwości istniejących leków.
Synchrotron Uniwersytetu Jagiellońskiego to multidyscyplinarne urządzenie badawcze zbudowane na planie pierścienia, które przyspiesza elektrony i jest źródłem wyjątkowego światła – promieniowania synchrotronowego, które pozwala zajrzeć w głąb materii. Linie badawcze, niezwykle wydajne mikroskop, pozwalają dokładnie uchwycić dowolny wycinek rzeczywistości na poziomie cząsteczek i atomów.
Centrum SOLARIS służy m. in. fizykom i chemikom, a obecnie na synchrotronie trwają prace na budową nowoczesnej stacji pomiarowej do krystalografii białek, z której będą korzystać biologowie strukturalni. Znajdzie ona zastosowanie m. in. w projektach, których celem jest projektowanie nowych leków. Obok synchrotronu funkcjonuje również laboratorium Kriomikroskopii Elektronowej SOLARIS (Cryo-EM). Korzystając z kriomikroskopii elektronowej, naukowcy mogą zamrażać biomolekuły w ruchu i przedstawiać je z rozdzielczością atomową.
Jak podkreślają eksperci IIMCB, obecne przewidywania komputerowe budowy atomowej białek nie odbiegają już w wielu przypadkach jakością od struktur określanych metodami doświadczalnymi, a ich przygotowanie trwa sekundy, nie lata. Kolejne wyzwania to zastosowanie tych metod do przewidywania zmian kształtu cząsteczek lub identyfikacji nowych substancji, które mogą stać się lekami.
„Dynamiczny rozwój biologii strukturalnej w ostatnich latach pozwala nam poznawać molekularne podłoże chorób. Dzięki temu możliwe jest opracowywanie terapii cechujących się wysoką skutecznością przy minimalnych efektach ubocznych. Co więcej, stoimy teraz o krok od stosowania technik strukturalnych, na przykład kriotomografii elektronowej, w diagnostyce nowotworów czy chorób neurodegeneracyjnych. Nie chcemy aby w Polsce ta szansa nas ominęła” – mówił podczas konferencji Miłosz Ruszkowski, Kierownik Zakładu Biologii Strukturalnej Eukariontów Instytutu Chemii Bioorganicznej PAN.
Uczestnicy iNext zgodnie stwierdzili, że pojawiające się niekiedy tezy, jakoby efekty użycia sztucznej inteligencji nie wymagały weryfikacji eksperymentalnej, stanowią zagrożenie dla nauki. Jak podkreślili dr Piotr Wilk z UJ oraz Claudia Alen Amaro z Instruct-Eric, instytucje finansujące naukę muszą mieć świadomość, że hipotezy generowane przez AI nie mogą zastąpić badań eksperymentalnych. Mogą jedynie je przyspieszyć.
Spotkanie w Krakowie zorganizowały europejskie konsorcja koordynujące dostęp do dużych infrastruktur badawczych (platform sprzętu naukowego): iNext Discovery oraz INSTRUCT-ERIC. Polskie instytucje należą do pierwszego z ich należą i zabiegają o akces do drugiego. Współorganizatorami spotkania z Polski były: Narodowe Centrum Promieniowania Synchrotronowego Solaris (Uniwersytet Jagielloński, Kraków), Instytut Chemii Bioorganicznej PAN (Poznań), Międzynarodowy Instytut Biologii Molekularnej i Komórkowej w Warszawie (IIMCB) oraz Małopolskie Centrum Biotechnologii z Krakowa.
Badania genetyczne kluczem do zrozumienia ludzkiego zdrowia
Testy HPV-DNA w przesiewie raka szyjki macicy coraz bliżej
Źródło: Nauka w Polsce
