A szintetikus biológia forradalmasítja az orvostudományt

Az orvosok sokáig arról álmodtak, hogy képesek lesznek helyesen megjósolni a fehérjék szerkezetét. Mert ők a mi életünk. Az összetett molekulák szállítják a vízben nem oldódó tápanyagokat a vérben, oxigént szállítanak a tüdőből minden szövetbe, és még az izmok is fehérjékből állnak.

Egy fehérje működése nagymértékben függ a háromdimenziós szerkezetétől. Egy fehérje hajtogatása alapján a tudósok jobban tudják osztályozni a fehérje szerepét az emberi szervezetben, diagnosztizálni és kezelni az olyan betegségeket, mint az Alzheimer-kór, a Parkinson-kór vagy a cisztás fibrózis.

A kutatók fél évszázadon át hiába próbálták megtalálni az orvostudomány e Szent Grálját. Néhány évvel ezelőttig az Alphafold a fehérjék szerkezetének előrejelzését tűzte ki célul. Az Alphafold egy mesterséges intelligencia, amelyet a Deepmind, a Google anyavállalatának, az Alphabetnek a leányvállalata fejlesztett ki.

Tavaly az Alphafold áttörést ért el. Egy szakkonferencián nagy pontossággal jósolta meg a fehérjék szerkezetét, lényegesen jobban, mint mintegy 100 másik csapat. "Ez óriási dolog" - mondta akkor John Moult, a Marylandi Egyetem számítógépes biológusa. "A probléma bizonyos értelemben megoldódott."

Egy kis forradalom, amely teljesen új utakat nyit az orvostudományban. Néhány nappal ezelőtt az Alphabet megalapította az Isomorphic Laboratories-t. A vállalat vezetője Demis Hassabis lesz, a Deepmind agya. A cél: "Olyan számítástechnikai platform létrehozása, amely a biológiai rendszerek alapos megértéséhez és a betegségek elleni küzdelem új módszereinek felfedezéséhez szükséges".

Az informatika találkozik a biológiával és az orvostudománnyal, új utakat és értékteremtést tesz lehetővé. "Ahogyan a matematikáról kiderült, hogy a fizika számára a megfelelő nyelv, a biológia tökéletes terület lehet a mesterséges intelligencia alkalmazására" - mondta Hassabis.

Ez a biológia, az informatika és a mérnöki tudományok összeolvadásának órája. A biológiai forráskód ellenőrzött módosítása új utakat nyit meg. A biológiai rendszereket laboratóriumban rekonstruálják és módosítják, hogy gyógyszereket, bioanyagokat vagy üzemanyagokat hozzanak létre. Mint a Crispr segítségével történő genomszerkesztés, amely lehetővé teszi a genetikai anyag olcsó és pontos módosítását.

A biotéglák egy új tudomány és gazdaság építőkövei. A genetikai építőelemek moduláris módon történő kombinálásával a sejtek sok új dologra képesek: Tárolja az adatokat hatalmas mennyiségben, vagy bontja le a környezetszennyező anyagokat. Jó és aktuális példa erre az mRNS-technológián alapuló koronavakcinák gyors fejlesztése. A hírvivő ribonukleinsavakból (mRNS) előállított gyógyszerek - az ötlet majdnem olyan régi, mint maga a genomkutatás, mégis sokáig utópisztikusnak bizonyult.

Az elmúlt években azonban német és amerikai kutatóknak fokozatosan sikerült leküzdeniük a kutatás akadályait. Mindezt az mRNS speciális módon történő módosításával és lipidkapszulákba csomagolásával tették, így az mRNS gyógyszerként felhasználhatóvá vált. Egyes szakértők az mRNS-t olyan szoftverként is leírják, amely adatokat olvas be a biológiai memóriából (DNS), és ezeket felhasználja az alkalmazások (fehérjék) vezérlésére. Ez azt jelenti, hogy az mRNS segítségével a sejtek elméletileg bármilyen fehérje előállítására programozhatók.

A Biontech, a Moderna és a Curevac már dolgozik más mRNS-alapú vakcinákon a kovid variánsok és olyan fertőző betegségek ellen, mint az influenza vagy a veszettség. A biotechnológiai cégek emellett számos ilyen hatóanyagot tesztelnek más betegségek, különösen a rák, de bizonyos örökletes és szív- és érrendszeri betegségek ellen is.

A biológiai és a digitális eszközök kombinációja új alkalmazásokat tesz lehetővé a gyógyszerek, az élelmiszerek vagy az anyagok terén. Tovább élünk, kevesebb panaszunk van, és minden okunk megvan arra, hogy üdvözöljük ezt a fejlődést.