AI S mampu Memodelkan Sel, Ilmu Pengetahuan Dapat Memberikan Obat

(SeaPRwire) –   Perjalanan saya dalam bidang perubatan bermula apabila saya kehilangan datuk akibat kanser. Saya masih ingat dia menghantar saya ke kelas darjah enam pada pagi itu, dan apabila saya pulang ke rumah, dia sudah tiada. Tidak lama selepas itu, saya membeli sebuah buku teks onkologi. Sains sentiasa menjadi subjek kegemaran saya, dan saya fikir ia boleh membantu saya mencari beberapa jawapan.

Bertahun-tahun kemudian, sayalah doktor di bilik pemeriksaan, tetapi saya masih mencari. Hospital tempat saya bekerja merupakan pusat rujukan negara untuk penyakit jarang kanak-kanak, di mana 95% daripadanya tidak mempunyai penawar. Setiap hari, saya diingatkan betapa sedikitnya yang dapat dijelaskan oleh perubatan tentang keadaan pesakit saya: disfungsi sel yang tidak dapat kami lihat dan gejala yang tidak dapat kami jelaskan.

Setiap antara kita pernah merasai sebahagian daripada kesedihan dan kekecewaan itu. Orang yang kita sayangi didiagnosis secara salah. Kita diberi ubat yang tidak berkesan. Sukar juga untuk mengetahui cara membicarakan penyakit seperti Alzheimer dan Parkinson, di mana sains telah tersekat selama beberapa dekad dan harapan kelihatan begitu jauh untuk dicapai.

Namun, saya juga percaya semua ini boleh berubah—bukan 50 tahun dari sekarang, tetapi lebih awal—jika komuniti saintifik bekerja dengan segera dan kolektif untuk merealisasikan janji AI dalam kesihatan manusia.

Kita sudah dapat melihat bayangan tentang apa yang mungkin. Sebagai satu contoh, saintis telah membina model AI terkini yang boleh menghasilkan jenis protein baru untuk mensasarkan sel kanser dan menghentikan patogen. Model-model ini berfungsi kerana ia telah dilatih dengan jumlah data yang besar dan membangunkan pemahaman mendalam tentang bagaimana protein melipat dan berfungsi dalam badan. Teknologi yang sama sepatutnya mampu memodelkan keseluruhan sel, tisu, organ, dan berpotensi semua biologi manusia.

Memandangkan janji yang luar biasa itu—dan kemajuan pesat yang kita saksikan sekarang—inilah masanya untuk pemimpin merentasi teknologi, penyelidikan saintifik, dan filantropi meletakkan asas untuk era penemuan dan penawar saintifik yang seterusnya. Tiada satu organisasi pun boleh melakukannya bersendirian. Inilah sebabnya kita mesti menyatukan komuniti global untuk membina asas data terbuka untuk biologi dipercepatkan AI. Dan itulah sebabnya institusi yang saya pimpin, Biohub, mengumumkan Inisiatif Biologi Maya. 

Model sel yang berkuasa boleh mengubah asas proses penemuan. Selama beratus-ratus tahun, penyelidikan saintifik telah maju dengan mengurangkan soalan kepada istilah yang paling mudah. Kita keluarkan pemboleh ubah yang mengelirukan, buang kerumitan, dan perkecil skop siasatan kita kepada proses yang boleh diuji di makmal dan difahami dalam tempoh kitaran geran. Kita ditinggalkan dengan pengetahuan yang tidak mewakili biologi kita.

Model AI tidak tertakluk kepada sebarang kekangan tersebut, yang bermaksud ia akhirnya boleh memberikan komuniti saintifik cara untuk menangani soalan paling sukar dan mendesak dalam kesihatan manusia. Jika AI boleh mensimulasikan dan memahami sistem imun, ia sepatutnya mungkin untuk merekayasa terapi untuk mencegah penyakit seperti kanser pada peringkat terawal. Atau neurodegenerasi. Atau gangguan metabolik. Setakat yang kita tahu, kemungkinan untuk penawar baru hanya akan dihadkan oleh skala model.

Namun, itu juga membawa kepada cabaran terbesar yang belum diselesaikan oleh bidang ini. Sebelum AI boleh mensimulasikan biologi, ia perlu melihat biologi, dan majoriti aktiviti sel tidak pernah diperhatikan atau diukur. Model protein biasanya dilatih pada pangkalan data protein. Model genomik umumnya dilatih pada pangkalan data genomik. Kita masih memerlukan model setara untuk sel dan pangkalan data untuk melatihnya—sumber awam yang besar yang merangkumi setiap jenis, tingkah laku, dan keadaan mungkin yang boleh mereka duduki dalam tubuh manusia dan organisma lain.

Untuk melaksanakannya, komuniti saintifik perlu bekerjasama pada skala yang tidak pernah berlaku sebelum ini.

Sepanjang dekad yang lalu, universiti dan institusi penyelidikan di seluruh dunia telah bekerjasama untuk mempercepatkan pemahaman saintifik tentang biologi sel, termasuk menyokong projek penjanaan data berskala besar seperti peta sel penanda aras untuk manusia dan organisma lain. Kami juga telah mencipta repositori data pengimejan sel, dan membina salah satu pangkalan data sel tunggal terbesar di dunia. Tahun lepas, kami menyatukan institusi awam dan swasta untuk melancarkan rangkaian Projek Bilion Sel, yang sedang menjana set data biologi sumber terbuka yang besar.

Inisiatif Biologi Maya akan membina atas semua kerja ini. Untuk membantu memulakan usaha global yang terkoordinasi, ia bermula dengan komitmen $100 juta untuk membiayai penjanaan data merentasi komuniti saintifik. Beberapa institusi lain sedang bergabung dengan Biohub, termasuk Allen Institute, Arc Institute, Broad Institute, dan Wellcome Sanger Institute—serta konsortium termasuk Human Cell Atlas dan Human Protein Atlas untuk menyelaraskan usaha berskala lebih besar. NVIDIA juga bekerjasama dalam usaha ini, dan Renaissance Philanthropy akan menyertai untuk memangkinkan pembiayaan. 

Dalam Biohub, kami juga akan terus membangunkan teknologi terkini untuk mengukur sel. Pengimejan adalah fokus kritikal komitmen $400 juta ini: pelan hala tuju kami termasuk mikroskopi untuk memerhatikan berjuta hingga berbilion sel dalam organisma hidup, dan tomografi krio-elektron yang dapat menyelesaikan butiran pada peringkat atom dalam sel. Kami juga ingin mendorong kemajuan besar dalam kejuruteraan sel dan tisu, supaya penyelidik boleh menjalankan jenis eksperimen baru dan mengukur biologi yang tidak dapat kami akses hari ini.

Jika anda mempunyai sumber untuk melakukan atau menyokong penyelidikan biologi, saya mendesak anda untuk menyertai usaha ini. Saya yakin bahawa model AI akan menyelesaikan misteri dalam kesihatan manusia yang penyelidikan abad lalu tidak dapat. Kita akan mencapai jawapan itu dengan lebih pantas jika kita bekerjasama.

Teknologi sumber terbuka sedang memudahkan pendekatan penyelidikan baru yang lebih kolaboratif—satu yang menyatukan pasukan pelbagai disiplin untuk menyelesaikan cabaran yang tidak dapat ditangani oleh mana-mana institusi bersendirian. Pakar telah membicarakan janji perubatan peribadi selama beberapa dekad. Melalui usaha ini dan model AI yang akan dikuasakan oleh data, saya percaya kita boleh menjadikan janji itu nyata untuk pesakit di mana-mana sahaja.

Sama ada mereka sedar atau tidak, berjuta-juta orang—pesakit sakit dan pasangan yang bimbang, keluarga tanpa jawapan, dan orang yang belum mula mencari—mengharapkan kejayaan kita.