Küszöbön áll az áttörés: a kutatók már élő sejteken végeznek teszteket, bevonva a mesterséges intelligenciát a kutatási folyamatba.
A kutatók innovatív lépést tettek az evolúciós mesterséges intelligencia terén, amely lehetővé teszi, hogy ha egy hatóanyagot a rendszerbe juttatunk, a sejtek képesek legyenek egy tucatnyi generáción át dolgozni rajta, így végül létrehozzák a tökéletesített verziót.
A Sydney-i Egyetem funkcionális genomikai laboratóriumának kutatói egy innovatív technológiai megoldást alkottak meg, amely jelentősen felgyorsítja a sejtek működését precízen és hatékonyan befolyásoló hatóanyagok felfedezésének folyamatát. Ezt a rendszert Proteusnak nevezik, amely a szelekció révén végbemenő fehérje evolúció (protein evolution using selection) fogalmára utal. Érdekes módon nem egy egyszerű gépről van szó, hanem egy több eszközt és módszert magában foglaló eljárásról, hasonlóan a genetikai szerkesztéshez használt Crispr technikához.
A tudomány már régebben is képes volt evolúciós mechanizmusokat létrehozni baktériumokban és élesztőgombákban, ami önmagában is lenyűgöző teljesítmény. Azonban az emberi sejtek éppen a bonyolultságuk és működésük szempontjából jelentősen eltérnek ezektől. A Proteus különlegessége abban rejlik, hogy az emlősállatok sejtjein végzi el az evolúciós folyamatokat, és olyan képességeket képes felszínre hozni, amelyeket eddig csupán sejtettünk, vagy egyáltalán nem ismertünk.
Hogyan kapcsolódik mindez a mesterséges intelligenciához? A válasz egyszerű: a mesterséges intelligencia mára divatos fogalommá vált, ami miatt könnyen érthető és vonzó alapként szolgál különféle diskurzusokhoz. Emlékezzünk vissza, egy évtizeddel ezelőtt még biológiai számítógépként hivatkoztak volna rá. Emellett Darwin evolúciós elméletének nyomán kialakult az emberi intelligencia, amely a természet által bevált biológiai megoldásokra épít. A Proteus tulajdonképpen ezt a kombinatorikus fizikai mechanizmust használja ki, így a mesterséges alkalmazás révén a valódi intelligenciához vezető folyamatokat igyekszik modellezni.
A fentieket esetleg szupertautológiának nevezhetjük, mivel csupán egy másik szóba elrejtett, felesleges és külön magyarázatot igénylő jelentés. A vicc, hogy amit itt a szavakkal elkövettünk, az ugyanaz, mint amin a rendszer működése alapul: egy mesterséges fertőzésen. Ha a korrekt megnevezést keressük, az az irányított evolúció. E módszer kidolgozásáért kapott kémiai Nobel-díjat 2018-ban Frances Arnold.
A rendszer egyik eleme a szelekciót és törzsfejlődést osztódás közben végző sejt. Ezek hörcsög embriók veséjéből származó emlős sejtek, amiket főleg azért használnak, mert vírusokra viszonylag gyenge interferonválaszt adnak, vagyis könnyebben manipulálhatók. A másik elem a Semliki-erdei vírus egy módosított változata, ennek eredetijét szúnyogok terjesztik Afrikában. A Proteusban használt példányokat úgy tették biztonságossá, hogy lecserélték a vírus héján található fehérjéket (ahogy a koronavírusnál a tüskefehérjék, ezek bonyolítják a fertőzés első lépését, amikor a célba vett sejt megfelelő pontjára kapcsolódnak).
Amikor a két említett komponens összefonódik, a vírus által közvetített enzim módosítja egy gén aktivitását a sejt genetikai állományában. Ezt követően a kísérlet során...
arról, hogy az enzim megfelelő hatásfokkal tette-e, amit vártak tőle.
A rendszer működésének megértéséhez az első tesztek nyújtják a legátfogóbb képet: ausztrál kutatók egy kísérlet keretében vizsgálták, miként alakul ki az antibiotikumokkal szembeni ellenállás. A fókuszban a doxiciklin állt, amely világszerte ismert és széles spektrumú antibiotikum. A DNS-ben rejlő információk alapvetően a különböző funkciókat betöltő fehérjék leírását tartalmazzák. Az élő sejtek belső mechanizmusai leolvassák ezt a kódot, majd a riboszómának nevezett struktúra segítségével előállítják a szükséges fehérjét. Érdekesség, hogy a riboszóma itself is egy fehérje, míg a doxiciklin hatásmechanizmusa abban rejlik, hogy gátolja ennek a riboszómának a működését, ezáltal elpusztítva a baktériumokat.
Az ellenálláshoz lényegében egy más konstrukciójú riboszóma kell, aminél a doxiciklin már nem működik küllők közé tolt botként. A problémát az emlős sejtek gyorsnak mondható négy generáció alatt oldották meg. A kutatók kipróbáltak egy komolyabb kihívást is, egy olyan bioszenzor nanotestet, ami a DNS-t ért károsodást érzékeli és egy gént aktivál. A kiindulási pont az Nb139 nanotest volt, aminek problémái voltak a célzott gén megtalálásával. A hatóanyag 35 generációs evolúció és apró módosítás után megtalálta az olvasószemüvegét, és immár pontosan képes volt a célt megtalálni és beindítani a fontos tumorelnyomó fehérjét.
A kutatást vezető dr. Christopher Denes elmondta, hogy a kiméra vírus segítségével stabil marad a sejtek genetikai felépítése, ugyanakkor képesek párhuzamosan, sok különböző hatóanyagból kiválasztani a leghatásosabbat.
A Proteus tehát olyan problémákra talál megoldást, amire eddig használt technikával nem tudnánk több millió potenciális megoldást kipróbálni és értékelni emberi időfogalmainkkal összeegyeztethető módon. Ilyen probléma például, amikor egy betegséget okozó gént szeretnénk lekapcsolni a sejtekben. A kutatók kiemelték, hogy a rendszer nyílt forrású, vagyis a tudományos közösség szabadon használhatja génszerkesztés vagy mRNS technika tesztelésére.
