Ο συνδυασμός βιολογίας και υπολογιστικής επιστήμης μπορεί να έχει καταπληκτικά αποτελέσματα στον τομέα της φαρμακοβιομηχανίας
Τι είναι η βιομοριακή προσομοίωση; Πώς μπορεί αυτός ο τομέας, ο συνδυασμός βιολογίας και υπολογιστών να μας βοηθήσει να μελετήσουμε καλύτερα ασθένειες όπως ο Covid-19 και να αναπτύξουμε νέες θεραπείες; Σ' αυτά τα ερωτήματα προσπαθούν να απαντήσουν οι ευρωπαίοι επιστήμονες με τη βοήθεια πανίσχυρων υπερυπολογιστών.
Βαρκελώνη
Όπως και πολλά άλλα ερευνητικά ινστιτούτα σε όλη την Ευρώπη, έτσι και αυτό εδώ στην Βαρκελώνη ψάχνει να βρει τα αδύναμα σημεία του SARS-CoV-2, έτσι ώστε να δημιουργηθούν στη συνέχεια το εμβόλιο και η θεραπεία αντιμετώπισής του. Μοριακοί βιολόγοι ασχολούνται με μια πληθώρα άγνωστων παραγόντων. Ο Μοντέστο Ορόζκο είναι μοριακός βιολόγος στο Ινστιτούτο Έρευνας στην Βιοϊατρική. Μας παρουσιάζει τα ερωτήματα που τους απασχολούν:
«Πώς θα εξελιχθεί ο ιός; Πόσο σημαντική θα είναι η μόλυνση των ζώων που είναι κοντά μας; Μέχρι ποιο σημείο, μπορεί κάποιο από αυτά τα ζωικά είδη να γίνει μακροχρόνια ιική δεξαμενή; Πώς μπορούμε να βρούμε νέα φάρμακα για να να αντιμετωπίσουμε τον κορονοϊό; Πώς μπορούμε να συμβάλλουμε στη δημιουργία πιο αποτελεσματικών εμβολίων;»
Προσπαθώντας να βρουν απαντήσεις σ' αυτά τα ερωτήματα, οι επιστήμονες στράφηκαν σ' αυτόν τον υπερυπολογιστή που ονομάζεται MareNostrum. Η τέταρτη έκδοσή του μπορεί να κάνει 11.000 τρισεκατομμύρια πράξεις το δευτερόλεπτο. Ο Υπολογιστής Υψηλής Απόδοσης έχει ήδη βοηθήσει εκατοντάδες ερευνητές σε θέματα όπως η κλιματική αλλαγή ή τα βαρυτικά κύματα. Τώρα βοηθά στην έρευνα για τον SARS-CoV-2. Η Ρόζα Μ. Μπαντία είναι επιστήμονας των υπολογιστών στο Κέντρο Υπερυπολογισμών της Βαρκελώνης: «Μπορούμε να βοηθήσουμε τους ερευνητές να περιγράψουν τα προβλήματά τους, με έναν εύκολο, διεξοδικό τρόπο. Μπορούν να χρησιμοποιήσουν όλες τις δυνατότητες του υπερυπολογιστή, δουλεύοντας σε παράλληλα πρότζεκτ και να πάρουν γρήγορες απαντήσεις».
Στοκχόλμη
Αυτή η επιστημονική συνεργασία κατέστη δυνατή, χάρις σε έναν Κέντρο Αριστείας της Υπολογιστικής Βιομοριακής Έρευνας, όπου οι υπολογιστές, η βιολογία και η βιοφυσική συναντιούνται για να προσφέρουν στην πανεπιστημιακή κοινότητα και τη βιομηχανία ιατρικά επιτεύγματα στον τομέα των θεραπειών και των εμβολίων. Η μοριακή προσομοίωση και η ανάπτυξη μοντέλων χρησιμοποιούνται ήδη εδώ στην Στοκχόλμη για τη μελέτη του ρόλου των πρωτεϊνών των διαφορετικών ιών σε διάφορες λοιμώδεις νόσους.
Ο Έρικ Λίνταλ είναι καθηγητής βιοφυσικής στο Πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης: «Δεν μπορούμε να κάνουμε ό,τι κάνουμε, χωρίς υπολογιστές. Οι υπολογιστές μας βοηθούν να δούμε πράγματα που δεν θα μπορούσαμε να αντιληφθούμε στα πειράματα. Μας βοηθούν να δούμε για παράδειγμα, πως τα λιπίδια διαχέονται γύρω από τις πρωτεΐνες. Δεν είναι δομή. Τα λιπίδια κινούνται διαρκώς. Καμιά άλλη πειραματική μέθοδος δεν μπορεί να βρει κάτι τέτοιο».
Ένα σημαντικό στοιχείο είναι η προσβασιμότητα. Δηλαδή η προσπάθεια να αναπτύξουμε εργαλεία λογισμικού που χρησιμοποιούνται ευρέως και μπορούν να παράσχουν ακριβείς απαντήσεις στους ερευνητές. Ο Ρόσεν Αποστόλοφ είναι ερευνητής υπολογιστής βιοφυσικής στο Βασιλικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας και συντονιστής του πρότζεκτ Bioexcel: «Η πληροφορική στην επιστήμη είναι ένα πολύ δύσκολο πεδίο. Οι επιστήμονες χρειάζεται να σχεδιάσουν περίπλοκους αλγόριθμους για να εκφράσουν την επιστήμη με όρους ώστε οι υπολογιστές να μπορούν να κάνουν υπολογισμούς και να παράσχουν απαντήσεις. Πρέπει λοιπόν να σχεδιάσουμε περίπλοκους αλγόριθμους, οι οποίοι κάνουν τις εφαρμογές λογισμικού πανίσχυρες αλλά και ιδιαίτερα περίπλοκες. Η μεγάλη πρόκληση είναι να κάνουμε αυτές τις πανίσχυρες εφαρμογές πολύ φιλικές για τον χρήστη».
Θα μπορέσουν οι υπερυπολογιστές να βοηθήσουν στη δημιουργία των μελλοντικών εμβολίων και των θεραπειών; Είναι θέμα χρόνου, σύμφωνα με τους επιστήμονες αυτού του πρότζεκτ: «Δώστε μας πέντε ή δέκα χρόνια, και οι υπολογιστές θα είναι ο βασικός παράγοντας στο μέλλον για την δημιουργία νέων φαρμάκων, όταν θα χρειάζεται να τα βρούμε μέσα σε λίγες εβδομάδες ή μήνες. Δεν έχουμε φτάσει ακόμη σ' αυτό το σημείο, αλλά η δουλειά που γίνεται τώρα σε όλη την Ευρώπη συμβάλλει καθοριστικά στο να το πετύχουμε» επισημαίνει ο Έρικ Λίνταλ, καθηγητής βιοφυσικής στο Πανεπιστήμιο της Στοκχόλμης.