دانشمندان در سراسر جهان وارد رقابت تازه‌ای شده‌اند: ساخت نخستین «سلول مجازی» با استفاده از هوش مصنوعی. هدف این پروژه‌های بلندپروازانه، ایجاد مدل‌هایی دیجیتالی است که بتوانند رفتار واقعی سلول‌ها را پیش‌بینی کرده و نیاز به آزمایش‌های زمان‌بر زیستی را کاهش دهند. از مؤسسه چان زاکربرگ گرفته تا گوگل دیپ‌مایند، همگی در تلاشند تا در آینده‌ای نه‌چندان دور، زیست‌شناسی سلولی را متحول کنند.
به گزارش ایسنا، گروه‌هایی از دانشمندان در سراسر جهان در تلاشند تا با بهره‌گیری از هوش مصنوعی، مدل‌هایی مجازی از سلول‌های زنده بسازند، سیستمی دیجیتالی که بتواند رفتار سلولی را شبیه‌سازی و پیش‌بینی کند.
به نقل از نیچر، استفان کوئِک (Stephen Quake)، مدیر علمی مؤسسه چان زاکربرگ (CZI) در کالیفرنیا، می‌گوید: هدف ما این است که زیست‌شناسی سلولی از حالت ۹۰ درصد تجربی و ۱۰ درصد محاسباتی به برعکس تغییر کند.
او امیدوار است دانشمندان در آینده با استفاده از این مدل‌های سلولی مجازی بتوانند پیش‌بینی‌هایی انجام دهند که امروزه نیازمند هفته‌ها آزمایش در آزمایشگاه است؛ برای مثال، پیش‌بینی واکنش سلول‌های سرطانی به یک دارو.
پروژه‌ای جهانی با سرمایه‌گذاری میلیاردی
مؤسسه چان زاکربرگ در دهه آینده صدها میلیون دلار صرف توسعه سلول‌های مجازی خواهد کرد. در لندن نیز، گوگل دیپ‌مایند پروژه‌ای مشابه را آغاز کرده است.
یان النبرگ، متخصص زیست مولکولی از مؤسسه ملی علوم زیستی در سوئد، می‌گوید: این یک ماموریت عظیم است. اما حالا زمان آغاز پروژه‌های پیشگام است که ثابت کنند این کار در عمل ممکن است.
با این حال، برخی دانشمندان معتقدند علیرغم اهمیت بلندمدت این ایده، فعلا بیشتر یک «شعار برای تامین سرمایه» است تا یک دستاورد عملی.
متخصص زیست‌محاسباتی از دانشگاه استنفورد، می‌گوید: فعلا بیشتر سرمایه‌گذاران هستند که به میدان آمده‌اند، تا نتایج علمی.
مدل‌سازی با داده‌های آران‌ای تک‌سلولی
پیشرفت در حوزه توالی‌یابی آران‌ای تک‌سلولی باعث شد تا داده‌هایی بی‌سابقه از وضعیت عملکرد ژن‌ها در هر سلول فراهم شود. این اطلاعات پایه ساخت مدل‌های هوش مصنوعی شده‌اند که می‌توانند وضعیت سلولی را شبیه‌سازی کنند.
مؤسسه چان زاکربرگ قصد دارد داده‌های توالی‌یابی بیش از یک میلیارد سلول را منتشر کند. مؤسسه Arc نیز به تازگی اطلاعات ۱۰۰ میلیون سلول سرطانی را که تحت تاثیر صدها دارو قرار گرفته‌اند، ارائه داده است.
هانی گودرزی، زیست‌شناس سامانه‌ای از مؤسسه Arc می‌گوید: توالی‌یابی آران‌ای تک‌سلولی به مقیاسی تولید می‌شود که مدل‌های زبانی هوش مصنوعی در آن به توانمندی می‌رسند که این به معنای صدها میلیارد داده است.
رقابت مجازی برای ساخت سلول
مؤسسه Arc مدل جدیدی به نام State معرفی کرده و همچنین مسابقه‌ای با جایزه ۱۷۵ هزار دلاری برگزار کرده است. شرکت‌کنندگان باید پیش‌بینی کنند که سلول‌های بنیادی انسان چگونه به تغییرات ژنتیکی واکنش نشان می‌دهند.
اما برخی محققان هشدار می‌دهند این مدل‌ها هنوز به اندازه کافی دقیق یا قابل تعمیم نیستند. این مدل‌ها در آزمون با داده‌های جدید «به‌طرز فاجعه‌آمیزی شکست می‌خورند.»
آینده‌ای فراتر از داده‌های آران‌ای
برای رسیدن به سلول‌های واقعا مجازی، نیاز به ترکیب داده‌هایی مانند تصاویر میکروسکوپی نوری و الکترونی و داده‌های زمانی از عملکردهای سلولی داریم. یان النبرگ می‌گوید: باید از تکیه صرف به توالی‌یابی آران‌ای عبور کنیم.
آیا سلول مجازی تعریف دقیقی دارد؟
جونا کول، مدیر پروژه سلولی چان زاکربر، می‌گوید: در حال حاضر تعریف روشنی از سلول مجازی وجود ندارد. هرکسی دیدگاه خودش را دارد.
تیم میچیسون از مدرسه پزشکی هاروارد نیز که در یکی از کارگاه‌های چان زاکربرگ شرکت داشته، می‌گوید: در آن نشست هیچ اجماعی درباره مسیر ساخت سلول مجازی وجود نداشت.
با این حال، او باور دارد که ساخت مدل‌های هوش مصنوعی مفید برای انواع خاصی از سلول‌ها مانند سلول‌های قلب یا اندام‌واره‌های روده در آینده نزدیک ممکن خواهد بود.
در نهایت، استفان کوئیک اعتراف می‌کند که گذر از آزمایشگاه‌های فیزیکی به مدل‌های مجازی زمان‌بر است و می‌گوید هنوز نه مدل‌ها آماده‌اند، نه زیست‌شناسان برای استفاده از آن‌ها آماده‌اند. اما ما زمان داریم.
منبع: ایسنا