Επιστήμονες εξερευνούν τη δυνατότητα δημιουργίας του πρώτου εικονικού ανθρώπινου κυττάρου στον κόσμο, ενός μοντέλου τεχνητής νοημοσύνης που θα προσομοιώνει την πολύπλοκη συμπεριφορά των ανθρώπινων βιομορίων, κυττάρων και ιστών. Αυτή η καινοτομία θα μπορούσε να ξεκλειδώσει νέους τρόπους κατανόησης της πολυπλοκότητας της βιολογίας και να προωθήσει την ιατρική έρευνα.
Διαπιστώνοντας ότι οι πρόσφατες πρόοδοι στην τεχνητή νοημοσύνη και η παραγωγή πειραματικών δεδομένων για την ανθρώπινη βιολογία σε μεγάλη κλίμακα έχουν φτάσει σε μια κρίσιμη μάζα, μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, από την εταιρεία Genentech και από την Πρωτοβουλία Chan-Zuckerberg ισχυρίζονται ότι η επιστήμη έχει τώρα μια «άνευ προηγουμένου ευκαιρία» να χρησιμοποιήσει την τεχνητή νοημοσύνη (AI) για να δημιουργήσει το πρώτο εικονικό ανθρώπινο κύτταρο στον κόσμο. Ένα τέτοιο κύτταρο θα είναι σε θέση να αναπαραστήσει και να προσομοιώσει την ακριβή συμπεριφορά των ανθρώπινων βιομορίων, κυττάρων και, τελικά, ιστών και οργάνων.
«Η μοντελοποίηση ανθρώπινων κυττάρων μπορεί να θεωρηθεί το ‘ιερό δισκοπότηρο’ της βιολογίας», δήλωσε σε σχετικό δελτίο Τύπου η Emma Lundberg, αναπληρώτρια καθηγήτρια βιομηχανικής και παθολογίας στις σχολές Μηχανικής και Ιατρικής στο Στάνφορντ και ανώτερη συγγραφέας ενός νέου άρθρου στο περιοδικό Cell που προτείνει μια συντονισμένη παγκόσμια προσπάθεια για τη δημιουργία του πρώτου εικονικού κυττάρου τεχνητής νοημοσύνης στον κόσμο.
«Η τεχνητή νοημοσύνη προσφέρει πλέον τη δυνατότητα να μαθαίνουμε απευθείας από δεδομένα και να κινούμαστε πέρα από υποθέσεις και προαισθήσεις για να ανακαλύπτουμε τις αναδυόμενες ιδιότητες πολύπλοκων βιολογικών συστημάτων».
Ένα τέτοιο κυτταρικό μοντέλο θα επέτρεπε τη βαθύτερη κατανόηση της πολύπλοκης αλληλεπίδρασης χημικών, ηλεκτρικών, μηχανικών και άλλων δυνάμεων και διεργασιών που κάνουν τα υγιή ανθρώπινα κύτταρα να λειτουργούν και επίσης θα αποκάλυπτε τις βασικές αιτίες νόσων που προκαλούν δυσλειτουργία ή οδηγούν σε θάνατο τα κύτταρα.
Ίσως το πιο ενδιαφέρον είναι ότι ένα εικονικό κύτταρο τεχνητής νοημοσύνης θα επέτρεπε επίσης στους επιστήμονες να πειραματιστούν σε πυρίτιο αντί για in vivo, σε υπολογιστή και όχι σε ζωντανά κύτταρα και οργανισμούς. Αυτή η δυνατότητα θα διεύρυνε την κατανόηση της ανθρώπινης βιολογίας και θα επιτάχυνε την αναζήτηση νέων θεραπειών και φαρμακευτικών προϊόντων.
Οι βιολόγοι του καρκίνου θα μπορούσαν να μοντελοποιούν το πώς ορισμένες μεταλλαγές μετατρέπουν τα υγιή κύτταρα σε κακοήθη, οι μικροβιολόγοι θα μπορούσαν κάποια μέρα να προβλέπουν τις επιπτώσεις των ιών σε μολυσμένα κύτταρα και ίσως ακόμη και σε οργανισμούς ξενιστές, ενώ οι κλινικοί γιατροί θα μπορούσαν να δοκιμάζουν θεραπείες σε «ψηφιακά δίδυμα» των ασθενών τους, επιταχύνοντας μια από καιρό υποσχόμενη ταχύτερη, πιο οικονομική και ασφαλέστερη εξατομικευμένη ιατρική.
Ωστόσο, για να θεωρηθεί επιτυχές ένα εικονικό κύτταρο ΑΙ, οι συγγραφείς λένε ότι θα πρέπει να επιφέρει τρία αποτελέσματα: Πρώτον, να επιτρέπει στους ερευνητές να δημιουργήσουν καθολικές αναπαραστάσεις μεταξύ των ειδών και των τύπων κυττάρων, να προβλέπει με ακρίβεια την κυτταρική λειτουργία, τη συμπεριφορά και τη δυναμική και να κατανοεί τους κυτταρικούς μηχανισμούς, και, το τελευταίο αλλά εξίσου σημαντικό, ένα εικονικό κύτταρο AI να επιτρέπει σε υπολογιστές να δοκιμάζουν υποθέσεις και να καθοδηγούν τη συλλογή δεδομένων για να επεκτείνουν τις ικανότητες του εικονικού κυττάρου με ταχύτητα και με κόστος πολύ χαμηλότερο από το σημερινό.
Οι συγγραφείς σημειώνουν πως για τη δημιουργία του εικονικού κυττάρου θα χρειαστούν μια τεράστια πηγή βιολογικών δεδομένων και στρέφονται στο αρχείο αλληλούχησης DNA των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας που ονομάζεται Short Read Archive, με περισσότερα από 14 petabyte δεδομένων – ένα σύνολο χίλιες φορές μεγαλύτερο από το σύνολο δεδομένων που χρησιμοποιείται για την εκπαίδευση του ChatGPT.
Παρόλα αυτά, η επίτευξη του εικονικού κυττάρου AI δεν είναι εύκολη υπόθεση. Θα απαιτήσει μια συντονισμένη, παγκόσμια, ανοιχτή συνεργασία μεταξύ επιστημόνων σε κλίμακα άνευ προηγουμένου και σε τομείς από τη γενετική και την πρωτεϊνική έως την ιατρική απεικόνιση, όπως και μια στενή συνεργασία μεταξύ ενδιαφερομένων στον ακαδημαϊκό χώρο, τη βιομηχανία και τους μη κερδοσκοπικούς οργανισμούς σε όλο τον κόσμο. Ταυτόχρονα, οι συγγραφείς σημειώνουν ότι οποιαδήποτε εργασία για το μοντέλο του εικονικού κυττάρου AI θα πρέπει να γίνεται μόνο με την προϋπόθεση ότι οι μελέτες που θα προκύψουν θα διατεθούν σε ολόκληρη την επιστημονική κοινότητα χωρίς περιορισμούς.
«Πρόκειται για ένα έργο-μαμούθ, συγκρίσιμο με το έργο του ανθρώπινου γονιδιώματος, που απαιτεί συνεργασία μεταξύ ερευνητικών κλάδων, βιομηχανίας και εθνών, και καταλαβαίνουμε ότι τα πλήρως λειτουργικά μοντέλα μπορεί να μην είναι διαθέσιμα για μια δεκαετία ή και για περισσότερο», υποστήριξε η Lundberg.
«Αλλά, με τις σημερινές ταχέως αναπτυσσόμενες δυνατότητες της τεχνητής νοημοσύνης και τα τεράστια και αυξανόμενα σύνολα δεδομένων, έχει φτάσει η ώρα να ενωθούν οι επιστήμονες και να ξεκινήσει η ‘επανάσταση’ στην κατανόηση και μοντελοποίηση της βιολογίας».
Πηγή: Stanford University
