Vědci z celého světa se pustili do jednoho z nejodvážnějších projektů moderní biologie. Chtějí vytvořit umělou inteligenci, která dokáže přesně předpovědět, jak se lidská buňka zachová, když do ní zasáhne lék, genetická změna nebo nemoc. Za projektem s názvem Virtual Biology Initiative stojí výzkumný institut Biohub, americké ministerstvo energetiky, Národní instituty zdraví a technologické firmy Google DeepMind, Isomorphic Labs a Meta. Tento týden oznámili jeho výrazné rozšíření.
Pokusy v počítači
Cílem je takzvaná virtuální buňka. Jde o počítačový model, na kterém by vědci mohli zkoušet pokusy digitálně, místo aby každou hypotézu ověřovali měsíce v laboratoři. Šéf vědy v Biohubu Alex Rives tvrdí, že přesný model by mohl objevy dramaticky zrychlit, lékařům otevřít úplně nové cesty k léčbě a vědcům pomoct pochopit nemoci do mnohem větší hloubky. Vytvoření virtuální buňky proto považuje za jednu z největších výzev vědy v příštích letech.
Podobně to vidí i Nicole Kleinstreuerová z Národních institutů zdraví. Podle ní by univerzální modely buněk mohly předpovědět reakci jakékoliv buňky na jakýkoliv zásah. Cesta k novým lékům by pak byla výrazně kratší, než kdyby se vědci spoléhali jen na pokusy v laboratoři.
Modelům chybí data
Umělá inteligence je ovšem jen tak dobrá, jak dobrá jsou data, na kterých se učí. A právě těch je pro biologii zatím málo. Vědci dnes znají reakce jen omezeného množství typů buněk za omezených podmínek. Nový projekt to chce změnit a nasbírat data o tom, jak buňky reagují na změny, napříč mnohem širší škálou buněk a situací, než jaké kdy kdo zkoumal.
Pushmeet Kohli z Google DeepMind to říká bez obalu, virtuální buňku podle něj nikdo nepostaví bez otevřených experimentálních dat v dosud nevídaném rozsahu. Max Jaderberg z Isomorphic Labs dodává, že takové množství informací nedokáže vyprodukovat žádná organizace sama.
Mikroskopy, superpočítače a laboratoře bez lidí
K měření buněk vědci nasadí celou řadu technologií. Kryoelektronová tomografie dokáže zachytit dění uvnitř buňky v detailu, který se blíží jednotlivým atomům. Nové mikroskopy budou snímat miliony až miliardy buněk přímo v živé tkáni. Vědci chtějí také vyvinout nástroje, kterými budou cíleně měnit biologické systémy od jednotlivých molekul přes buňky a tkáně až po celé organismy.
Americké ministerstvo energetiky do projektu zapojí síť svých národních laboratoří. Ty nabízejí nejvýkonnější superpočítače na světě, rentgenové a neutronové měření i automatizované laboratoře, které provádějí pokusy samy. Národní instituty zdraví zase přispějí rozsáhlými databázemi, které vznikly během let financovaného výzkumu, a Biohub je společně s nimi upraví tak, aby se na nich daly trénovat modely umělé inteligence.
Otevřeně pro celý svět
Všechna data budou veřejně dostupná pro vědeckou komunitu. Biohub proto buduje společné standardy, jednotné označování a jediné místo, odkud budou výzkumníci k datům přistupovat. Informace z různých laboratoří tak budou do sebe zapadat a vědci je budou moci snadno kombinovat.
K projektu se přidaly i renomované instituce s bohatými zkušenostmi s velkými mezinárodními projekty, jako byl třeba Projekt lidského genomu. Patří mezi ně Allenův institut, Broadův institut, Gladstoneovy instituty, Wellcome Sanger Institute nebo konsorcia Human Cell Atlas a Human Protein Atlas. Výpočetní technikou a softwarem pomůže Nvidia.
Biohub už s otevřenými daty zkušenosti má. V posledních deseti letech vedl projekty jako Tabula Sapiens, mapující buňky lidského těla, OpenCell nebo Zebrahub, zaměřený na vývoj dánia pruhovaného. Na nově oznámené rozšíření teď zve vědce z celého světa, aby se k práci na virtuální buňce připojili.
Zdroj: biohub.org
