Elektronika.lt
 2024 m. gegužės 25 d. Projektas | Reklama | Žinokite | Klausimai | Prisidėkite | Atsiliepimai | Kontaktai
Paieška portale
EN Facebook RSS

 Kas naujo  Katalogas  Parduotuvės  Forumas  Tinklaraščiai
 Pirmas puslapisSąrašas
 NaujienosSąrašas
 StraipsniaiSąrašas
 - Elektronika, technika
 - Kompiuterija
 - Telekomunikacijos
 - Įvykiai, visuomenė
 - Pažintiniai, įdomybės
 Vaizdo siužetaiSąrašas
 Nuolaidos, akcijosSąrašas
 Produktų apžvalgosSąrašas
 Naudingi patarimaiSąrašas
 Vykdomi projektaiSąrašas
 Schemų archyvasSąrašas
 Teorija, žinynaiSąrašas
 Nuorodų katalogai
 Įvairūs siuntiniai
 Bendravimas
 Skelbimai ir pasiūlymai
 Elektronikos remontas
 Robotų kūrėjų klubas
 RTN žurnalo archyvas






 Verta paskaityti
Gegužės 24 d. 20:28
Pietų Korėjoje skaitmeniniai vadovėliai – su dirbtiniu intelektu
Gegužės 24 d. 17:40
Debiutuojantis „Kia EV3“: ką siūlo novatoriško elektromobilio gamintojai?
Gegužės 24 d. 14:14
Karjera IT sektoriuje: ekspertas paaiškina, kuo skiriasi programuotojų lygiai
Gegužės 24 d. 11:27
Autonominės parduotuvės užkulisiuose – moderniausios sistemos ir pinklės ilgapirščiams
Gegužės 24 d. 08:51
Didžiausia požeminė laboratorija CERN: nuo vėžio gydymo terapijų iki interneto atradimo
Gegužės 23 d. 20:45
Fasado saulės kontrolės sprendimai, kuriuos verta rinktis
Gegužės 23 d. 18:12
Lietuviai 5G vertina palankiau, bet tikėti įvairiais mitais galutinai neatsisako
Gegužės 23 d. 16:38
5 būdai įveikti stresą egzaminų metu
Gegužės 23 d. 14:30
Išrinkta geriausia Lietuvos mokinių bendrovė – pirmą pačių sukonstruotą prietaisą pardavė naktį prieš renginį
Gegužės 23 d. 12:05
Apgaulingi darbo skelbimai: ne tik prarasite pinigus, bet ir tapsite nusikaltimų bendrininkais
FS 22 Tractors
Farming Simulator 19 Mods, FS 22 Maps, FS22 Mods
ETS2 Mods
ETS2 Trucks, ETS2 Bus, Euro Truck Simulator 2 Mods
FS22 Tractors
Farming Simulator 22 Mods, FS22 Maps, FS22 Trucks
VAT calculator
VAT number check, What is VAT, How much is VAT
Paskola internetu
Vartojimo paskola, paskola automobiliui, paskola būsto remontui
Thermal monocular
Thermal vision camera,
Night vision ar scope,
Night vision spotting scope
FS22 Mods
FS22 Harvesters, FS22 Tractors Mods, FS22 Maps Mods
FS22 Mods
FS22 Maps,
FS22 Harvesters,
FS22 Tractors
Dantų protezavimas
All on 4 implantai,
Endodontija mikroskopu,
Dantų implantacija
Sims 4 Mods
Sims 4 CC Clothes,
Sims 4 Hair CC,
Sims 4 Skill Cheat
Reklama
 Straipsniai » Pažintiniai, įdomybės Dalintis | Spausdinti

Dr. G. Sasnauskas: gerai, kad dirbtinis intelektas kol kas nėra visagalis

Publikuota: 2024-02-13 14:31
Tematika: Pažintiniai, įdomybės
Skirta: Mokslininkams
Inf. šaltinis: Pranešimas žiniasklaidai

Mokslininkas dr. Giedrius Sasnauskas – vienas iš nedaugelio struktūrinės biologijos tyrėjų Lietuvoje. Kaip pats sako, žvelgdamas į atominius pasaulius, mato tai, ko niekas nematė iki tol. Smalsumas nagrinėti nanometrų dydžio trimačius tankius labirintus primenančius objektus dr. G. Sasnauską atvedė iki jo ir kolegų sėkmės istorijos – nustatytos genų redagavimo įrankio CRISPR-Cas pirmtako struktūros.

 Rodyti komentarus (0)
Įvertinimas:  1 2 3 4 5 
dr. Giedrius Sasnauskas
dr. Giedrius Sasnauskas

Dirbtinio intelekto programos „AlphaFold“ pasiekimai priverčia išsižioti, tačiau turi ir savų apribojimų. „Programa „AlphaFold“ išsprendė problemą, kuri atrodė neišsprendžiama – ji neeksperimentiniais būdais nustato baltymų ir baltymų kompleksų struktūras. Programa tai tikrai daro labai gerai ir tiksliai. [...] Laimei, „AlphaFold“ dar nėra visagalis, nes jeigu galėtų viską nustatyti, mes liktume be darbo“, – juokaudamas pasakoja Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centro (VU GMC) biochemikas dr. Giedrius Sasnauskas.

Mokslininkas dr. Giedrius Sasnauskas – vienas iš nedaugelio struktūrinės biologijos tyrėjų Lietuvoje. Kaip pats sako, žvelgdamas į atominius pasaulius, mato tai, ko niekas nematė iki tol. Smalsumas nagrinėti nanometrų dydžio trimačius tankius labirintus primenančius objektus dr. G. Sasnauską atvedė iki jo ir kolegų sėkmės istorijos – nustatytos genų redagavimo įrankio CRISPR-Cas pirmtako struktūros.

– Kuo jums įdomi struktūrinė biologija ir kaip jai gali pasitarnauti jūsų naudojamas krioelektroninės mikroskopijos metodas?

– Vieni žmonės žiūri į žvaigždes, ieško to, ko dar niekas nebuvo atradęs. Kažkas gal keliauja į kalnus, tolimus miškus, ieško niekam nematyto augalo ar vabalo. O mes, struktūrinės biologijos mokslininkai, keliaujame į nanometrais, tai yra milijonosiomis milimetro dalimis, matuojamą pasaulį, ir esame pirmieji, kurie pamatome, kaip atrodo gyvuosius organizmus sudarančios molekulės. Tame matau ne mažesnį žavesį ir net azartą.

Plačiausia prasme, struktūrinė biologija yra mokslas apie biologines struktūras – nuo plika akimi ar įprastu šviesiniu mikroskopu matomų dalykų, kaip atskiros ląstelės, ar ląstelių dalys, iki žymiai mažesnių objektų – pavyzdžiui, atskirų molekulių.

Šiuolaikinė struktūrinė biologija daugiausiai tiria būtent gyvuosius organizmus sudarančių molekulių, ypač baltymų, sandarą atominiame lygmenyje. Tai yra, nustatome, kaip erdvėje išsidėsto tūkstančiai tiriamo baltymo molekulę sudarančių atomų. Tipinis mūsų tyrimų objektas yra nuo kelių nanometrų iki šimto nanometrų dydžio – tai reiškia, nuo atskiro baltymo iki nedidelio viruso.

Struktūrinėje biologijoje naudojami trys pagrindiniai eksperimentiniai metodai – branduolių magnetinis rezonansas, rentgeno spindulių kristalografija ir kriogeninė elektroninė mikroskopija, arba trumpai krio-EM. Būtent krio-EM, nors ir vėliausiai atsiradęs, dėl savo efektyvumo ir patogumo šiuo metu tampa plačiausiai naudojamu baltymų struktūrų nustatymui skirtu metodu. Europos Sąjungos fondų dėka kriogeninį elektroninį mikroskopą turime Vilniaus universiteto Gyvybės mokslų centre, jį intensyviai naudojame jau trejus metus. Juo galime analizuoti stambius baltymų kompleksus ir net virusines daleles.

– Kaip gaunate baltymo struktūrą, naudodami krio-EM mikroskopiją?

– Įdomus kriogeninei mikroskopijai skirtų mėginių paruošimas. Mus dominančios molekulės, pavyzdžiui, baltymo, tirpalas yra užšaldomas kaip labai plonos kelių dešimčių nanometrų storio ledo plokštelės. Tame lede įšąla ir baltymo molekulės. Įsivaizduokite skaidrų kelių centimetrų storio ežero ledą su jame įšalusiais lapais. Kažką panašaus, tik milijoną kartų sumažintą, turime ir mes.

Tada elektroniniu mikroskopu fotografuojame daug šių plonyčių ledo plokštelių, o iš gautų vaizdų išrenkame lede įšalusių atskirų baltymo dalelių vaizdus. Ir iš daugybės, dešimčių ar šimtų tūkstančių, kartais – net milijonų tokių dalelių atvaizdų, gauname labai detalų baltymo molekulės atvaizdą, panašų į tankų trimatį labirintą. Vėliau „klajojame“ po tą labirintą ir jį sudarančius „urvus“ užpildome baltymą sudarančiais atomais. Taip gauname molekulės struktūros modelį.

Struktūros modelis krio-EM žemėlapyje. Dr. G. Sasnausko asmenis archyvas
Struktūros modelis krio-EM žemėlapyje. Dr. G. Sasnausko asmenis archyvas

Esminis krio-EM privalumas, lyginant su tradicine elektronine mikroskopija, kad lede įšalęs baltymas ar kita molekulė lieka savo natūralioje „šlapioje“ būsenoje. Užšaldymas vyksta labai staigiai, todėl pavyksta „pagauti“ baltymą tokį, koks jis yra tirpale. Paprasto elektroninio mikroskopo mėginiai yra sausi, taigi smulkios struktūrinės baltymų detalės jame yra prarandamos. O su krio-EM mes pamatome viską.

– Dirbtinis intelektas taip pat padeda atskleisti baltymų struktūras. Gana daug dėmesio susilaukia „AlphaFold“ programa. Skelbiama, kad juo baltymų struktūras galima sudaryti itin greitai. Ką jūs manote apie „AlphaFold“? O gal jį naudojate?

– Pastaruosius 15 metų mes, struktūrinės biologijos mokslininkai, tikrai įdomiai gyvenome. Per tą laiką įvyko keli virsmai.

Pirma, vienas iš klasikinių struktūrinės biologijos tyrimų metodų – kristalografija – tapo kur kas prieinamesniu daugeliui vartotojų. Antra, įvyko vadinamoji „rezoliucijos revoliucija“ elektroninėje mikroskopijoje, kai vietoje žemos skiriamosios gebos, arba mažai detalių molekulių atvaizdų, primenančių vieną ar kelias sulipusias bulves, mokslininkai jau galėjo pamatyti smulkesnes detales.

Bakterinės ribosomos krio-EM žemėlapis. Dr. G. Sasnausko asmenis archyvas
Bakterinės ribosomos krio-EM žemėlapis. Dr. G. Sasnausko asmenis archyvas

Paskutinis virsmas buvo dirbtiniu intelektu paremtas algoritmas „AlphaFold 2“. Paskelbtas 2021 m. viduryje, jis revoliuciją sukėlė vos ne per vieną dieną. Jei daugelis žmonių su dirbtinio intelekto galimybėmis susidūrė tik atsiradus „ChatGPT“, mes, su baltymų struktūromis dirbantys mokslininkai, dirbtinio intelekto jėgą savo kailiu pajutome gerokai anksčiau.

Ką padarė „AlphaFold 2“? Išsprendė problemą, kuri iki tol atrodė neišsprendžiama – jis generuoja labai tikslius atskirų baltymų ar baltymų kompleksų – susijungusių kelių baltymų molekulių – struktūrų modelius, tūkstančius atomų erdvėje sudėlioja angstremo tikslumu.

Taigi „AlphaFold“ atlieka tą patį, ką ir mes, struktūriniai biologai, darome, naudodami krio-EM ir kitus eksperimentinius metodus.

Viruso kapsidės krio-EM žemėlapis. Dr. G. Sasnausko asmenis archyvas
Viruso kapsidės krio-EM žemėlapis. Dr. G. Sasnausko asmenis archyvas

Pirmą kartą panaudoję „AlphaFold“ likome išsižioję – modelio atitikimas su mūsų pačių nustatyta baltymo struktūra buvo toks geras… (juokiasi). Paskui prie to pripratome. Dabar programą naudojame kaip pagalbinę priemonę savo tyrimams.

Laimei, „AlphaFold“ dar nėra visagalis. Kadangi algoritmas buvo apmokytas iš eksperimentinių baltymų struktūrų, būtent daugelio baltymų struktūras jis sėkmingai ir nuspėja. Tačiau dažnai baltymai veikia ne vieni, o susijungę su įvairiais nebaltyminiais komponentais – pavyzdžiui, nukleorūgštimis RNR ir DNR, angliavandeniais ar mažesnėmis molekulėmis. Šių komponentų ir jų sąveikos su baltymais „AlphaFold“, bent kol kas, nemodeliuoja. Čia išlieka reikalingi visi eksperimentiniai metodai, tad darbo tebeturime ir mes. Tačiau neabejoju, kad su laiku „AlphaFold“ ir panašūs algoritmai sugebės vis daugiau ir daugiau.

– Norėčiau pakalbėti apie jūsų atradimų pritaikymą. Išsiaiškiname baltymų struktūrą, kur tai galima panaudoti toliau?

– Juokais galima teigti, kad, nustačius baltymo struktūrą, svarbiausia paruošti gražius jos paveikslėlius, kuriais galima „papuošti“ mokslinę publikaciją. Baltymų struktūros išties yra savaip gražios, gali tapti net meno objektais. O, kalbant rimčiau, jei sužinome, kaip sudarytas konkretus baltymas, galime suprasti, kaip jis veikia. Kaip katalizuoja kažkokią cheminę reakciją ar atlieka kitą funkciją.

Savo hipotezėms apie baltymo veikimą patikrinti galime suplanuoti ir atlikti įvairius eksperimentus laboratorijoje. O jei suprantame kaip baltymas veikia, galime pagalvoti kaip jo veikimą pakeisti, pakreipti mums reikiama linkme.

Kita labai plati struktūrinės biologijos taikymo sritis – vaistų kūrimas. Kalbant labai bendrai, jei turime kokią nors mus puolančią bakteriją ar virusą, galime sukurti cheminį junginį, kuris slopintų kažkurio „užpuolikui“ būtino baltymo veikimą ir tuo būdu veiktų kaip vaistas. Baltymų su prijungtomis vaistų ar vaistų fragmentų molekulėmis struktūros leidžia geriau suprasti, kaip tie vaistai su baltymais-taikiniais sąveikauja, ir kaip tą sąveiką galima dar pagerinti.

Viruso uodegėlės krio-EM žemėlapis. Dr. G. Sasnausko asmenis archyvas
Viruso uodegėlės krio-EM žemėlapis. Dr. G. Sasnausko asmenis archyvas

Geras pavyzdys – visai neseniai pasibaigusi SARS-CoV2 viruso pandemija. Jos metu įvairių šalių mokslininkai per rekordiškai trumpą laiką, naudodami struktūrinės biologijos metodus, nustatė visų viruso baltymų struktūras. Taigi ir nustatė potencialius vaistų taikinius. Kartu šios žinios pasitarnavo ir vakcinų sukūrime.

– Prieš pokalbį užsiminėte, kad turite pasidalinti ir savo naujausiu atradimu, sėkmės istorija. Papasakokite daugiau, ką pavyko atrasti?

– Kaip jau tikriausiai žinote, CRISPR-Cas9 ir kitos genų redagavimo žirklės yra mūsų „arkliukas“. Jos išgarsino Lietuvos mokslininkus pasaulyje, bet kartu ir puikiai padėjo populiarinti mokslą Lietuvos visuomenėje. O mes naudodami krio-EM sugebėjome nustatyti struktūrą baltymo, kuris yra CRISPR-Cas genomo redagavimo žirklių evoliucinis pirmtakas.

Šis baltymas, vadinamas TnpB, yra du ar tris kartus mažesnis, ir, kai kuriais atžvilgiais, paprastesnis nei įprastos CRISPR-Cas žirklės. Pavasarį apie šią struktūrą paskelbėme straipsnį žurnale „Nature“ (doi: 10.1038/s41586-023-05826-x). Mums tai labai svarbus straipsnis, tikra sėkmės istorija. Be to, tai – pirmoji publikuota struktūra, gauta mūsų krio-EM mikroskopu. Taip mes parodėme ir jo galimybes.

– Kodėl pradėjote ieškoti CRISPR-Cas pirmtako?

– Vadinamosios genomų žirklės, tai yra CRISPR-Cas9, CRISPR-Cas12 ir panašūs baltymai yra randami bakterijose, jie padeda bakterijoms gintis nuo jas puolančių virusų, vadinamų bakteriofagais. Kilo klausimas, kaip atsirado tokie sudėtingi fermentai. Paaiškėjo, kad CRISPR žirklių pirmtakai atsirado transpozonais vadinamuose judriuosiuose genomo elementuose.

Kolegų atlikti tyrimai parodė, kad judriajame genomo elemente koduojamas baltymas, pavadintas TnpB, veikia labai panašiai, kaip ir įprastos CRISPR genomo žirklės, bet yra gerokai mažesnis. Todėl mums rūpėjo sužinoti, kokia yra šių mažųjų „pirmykščių“ genomo žirklių sandara, ir kaip jos veikia.

Cas12m baltymo-RNR-DNR komplekso krio-EM žemėlapis ir struktūros modelis. Dr. G. Sasnausko asmenis archyvas
Cas12m baltymo-RNR-DNR komplekso krio-EM žemėlapis ir struktūros modelis. Dr. G. Sasnausko asmenis archyvas

Tam, naudodami krio-EM, nustatėme TnpB baltymo struktūras. Pamatėme, kad, nors TnpB baltymas yra žymiai mažesnis ir paprastesnis negu iš jo kilusios CRISPR žirklės, tai kažkiek kompensuoja su juo susijungusi didelė sudėtingos sandaros nukleorūgšties molekulė. Todėl TnpB atlieka tą pačią funkciją – tai yra, atpažįsta tam tikrą DNR gabalą, jį suriša ir perkerpa.

– Kaip manote, kaip žmonėms galėtų pasitarnauti jūsų ištirtas TnpB? CRISPR-Cas9, praėjus vos 12 metų nuo atradimo, jau yra taikomas gydyti pjautuvinę anemiją, tyrimai tęsiasi ir toliau su kitomis genetinėmis ligomis. Taigi klinikinis pritaikymas atsirado labai greitai?

– Negaliu tiksliai pasakyti, kokie taikymo būdai bus atrasti vėliau. Genomų žirklių jau žinome kelis tūkstančius, populiariausios yra CRISPR-Cas9. Tačiau turime daug kitokių… Kad mokslininkai TnpB pradėtų taikyti, reikia jį nuodugniau charakterizuoti.

Pavyzdžiui, labai gerai, kad jis mažas, tai palengvina jo ar jo patobulintų variantų transportavimą į ląsteles. Tačiau kyla klausimas, ar jis toks pat tikslus, kaip ir kiti įrankiai – ar pataiko ten, kur reikia? Jei pataiko kažkur ne ten, kur reikia, atsiranda ir naujos ligos rizika. Taigi iki taikymo praktikoje, dar daug ką reikia išsiaiškinti.

– Man labai įdomu sužinoti jūsų nuomonę apie bendravimą su visuomene. Sakykime, šiandien aptartos sąvokos ir terminai, jeigu dauguma žmonių jas tiesiog kažkur perskaitytų, galbūt jos nereikštų nieko. Bet kai papasakojote jūs, parodote, kiek daug visko vyksta, kaip mokslininkai nuolat plečia mūsų suvokimo ribas ir, kaip pats sakote, mato tai, ko nematė niekas iki šiol. Tai tarsi įprasmina jas. Ar jūs pats bendraujate su visuomene? Ar manote, kad tai gali padėti mokslininkams apskritai?

– Manau, CRISPR-Cas9 išpopuliarinimas ir Lietuvos visuomenės susidomėjimas tikrai atnešė visokeriopą naudą. Mano indėlis į visuomenės švietimą iki šiol apsiribojo ekskursijomis, daugiausiai skirtomis gamtos mokslais besidomintiems moksleiviams. Juos supažindinu su struktūrine biologija, paskutiniu metu – krio-EM.

Platesnės visuomenės švietimu kol kas neužsiėmiau, buvau nuošalyje. Gal ir be reikalo, nes savo darbais pasidalinti su visuomene yra svarbu. Tačiau tai nėra lengva, gebėjimą komunikuoti reikia ugdyti. Juk techninės detalės, ir mokslinio darbo rutina tikrai mažai kam įdomios. Reikia galvoti, kaip papasakoti tinkamai, kokius palyginimus sugalvoti ir pateikti, kad būtų visiems suprantamiau. Žodžiu, galbūt šis interviu bus puiki pradžia.

– Ačiū jums už pokalbį.

– Dėkoju ir jums!

Kalbėjosi Goda Raibytė-Aleksa




Draudžiama platinti, skelbti, kopijuoti
informaciją su nurodyta autoriaus teisių žyma be redakcijos sutikimo.

Global electronic components distributor – Allicdata Electronics

Electronic component supply – „Eurodis Electronics“

LOKMITA – įvairi matavimo, testavimo, analizės ir litavimo produkcija

Full feature custom PCB prototype service

GENERAL FINANCING BANKAS

Mokslo festivalis „Erdvėlaivis Žemė

LTV.LT - lietuviškų tinklalapių vitrina

„Konstanta 42“

Technologijos.lt

Buitinė technika ir elektronika internetu žemos kainos – Zuza.lt

www.esaugumas.lt – apsaugok savo kompiuterį!

PriedaiMobiliems.lt – telefonų priedai ir aksesuarai

„Deinavos baldai“ — šeimos baldai


Reklama
‡ 1999–2024 © Elektronika.lt | Autoriaus teisės | Privatumo politika | Atsakomybės ribojimas | Reklama | Turinys | Kontaktai LTV.LT - lietuviškų tinklalapių vitrina Valid XHTML 1.0!
Script hook v, Openiv, Menyoo
gta5mod.net
Farming Simulator 2019 Mods, FS22 Mods, FS22 Maps
farmingsimulator19mods.fr
Optical filters, UV optics, electro optical crystals
www.eksmaoptics.com
Reklamos paslaugos
SEO sprendimai

www.addad.lt
Elektroninių parduotuvių optimizavimas „Google“ paieškos sistemai
www.seospiders.lt
FS22 mods, Farming simulator 22 mods,
FS22 maps

fs22.com
Reklama


Reklama