Teknoloji

Yapay zekadaki atılım tıp alanında devrim yaratabilir

Yapay zeka, insan bedenindeki neredeyse her proteinin yapısını varsayım etmek için kullanılmaya başladı.

Bu gelişme, birtakım hastalıkların tedavisi için öbür birçok uygulamanın yanı sıra yeni ilaçların da bulunmasını çok büyük oranda kolaylaştırabilir.

Proteinler, her türlü canlının hayati değerdeki yapı taşı olarak düşünülebilir. Sahip olduğumuz her hücre, birçok proteinden oluşuyor.

Proteinlerin biçimini anlamak, tıp alanında ilerlemek için çok kıymetli. Lakin şu ana kadar bunların yalnızca makul bir kısmı üzerine çalışılabilmişti.

Araştırmacılar artık AlphaFold isimli bir programı kullanarak beşerde ve öbür organizmalarda bulunan 350 bin proteinin yapısını varsayım edebiliyorlar.

Genetik yapımızda insan proteini yapmak için gerekli bilgiler, insan hücrelerinin çekirdeklerindeki DNA’larda bulunuyor.

İnsan genetiğinde bu proteinlerin yaklaşık 20 bininin anlatımı yer alıyor. Toplamda, biyoloji uzmanları bunların tamamına “proteom” ismini veriyor. Bu proteomlar, hücre genetiğini oluşturan genler tarafından şifrelenen proteinlerin tümünü oluşturuyor.

Deep Mind isimli yapay zeka şirketinin kurucu ortaklarından ve yöneticisi olan Dr. Demis Hassabis, AlphaFold programından elde edilen sonuçlarla ilgili “Bugüne kadar insan proteomunun elde edilmiş en bütünsel ve hakikat resmi olduğuna inanıyoruz” dedi:

“Bu çalışmanın, yapay zekanın bugüne kadar bilimsel bilginin gelişmesine yaptığı en önemli katkı olduğunu düşünüyoruz. Birebir vakitte bence bu, yapay zekanın topluma katabileceği faydaların süper bir örneği.”

Getty Images

Proteinler, aminoasit ismi verilen daha küçük yapı taşlarının meydana getirdiği bir zincirden oluşur. Bu zincirler sayısız farklı halde katlanarak eşsiz üç boyutlu bir yapıya ulaşır. Bir proteinin formu, insan bedenindeki işlevini belirler.

AlphaFold’un varsayım ettiği 350 bin farklı protein yapısından 20 bini, insan proteomunda bulunanlar. Lakin bununla kalmıyor, bilimsel araştırmalarda kullanılan model organizmaların, örneğin maya, meyve sineği ve fare üzere organizmaların proteinlerinin yapısını da ortaya çıkarıyor.

İtibarlı bilim yayını Nature mecmuasında, DeepMind araştırmacıları ve Avrupa Moleküler Biyoloji Laboratuvarı’ndan (EMBL) bir takım, bu çalışmayla ortaya çıkan devasa ehemmiyetteki kapasiteyi anlattı.

Buna nazaran AlphaFold, insan proteomunda bulunan aminoasitlerin yüzde 58’inin yapısal konumuyla ilgili emniyetli kestirimlere ulaştı.

Yüzde 35,7’sinin doğruluk hissesi “çok yüksek” olarak belirtildi. Öbür deneylerde bu oran bunun yarısı kadardı.

Protein yapısı üzerine çalışmak için kullanılan klâsik teknikler X-ray kristalografisi, kriyojenik elektron mikroskobisi (Cryo-EM) üzere tekniklerdi. Lakin bunların hiçbiriyle bu çalışmayı yapmak kolay olmuyor.

Portsmouth Üniversitesi’nden yapısal biyoloji uzmanı Prof. John McGeehan, “Bu yapıları çalışmak çok fazla para ve kaynak gerektiriyor” dedi.

Üç boyutlu yapılar çoğunlukla bilimsel incelemelerin gayesi olarak belirleniyor, lakin bugüne kadar insan bedeni tarafından üretilen proteinlerin tümünün yapısını sistematik olarak kestirim edebilecek bir proje geliştirilmemişti.

Aslında, proteomların yüzde 17’sinin yapısı bugüne kadar deneylerle doğrulanmıştı.

AlphaFold’un varsayımlarıyla ilgili BBC’ye konuşan Prof. McGeehan, “Bu büsbütün süratle ilgili. Evvelden tek bir yapıyı çalışmamız altı ayımızı alıyordu. Artık yalnızca birkaç dakika sürüyor. Bunun bu kadar süratli olabileceğini iddia bile edemezdik” diyor:

“DeepMind takımına yedi dizilimi gönderdiğimizde, bunların yalnızca ikisinin yapısı deneysel olarak kestirim edilebiliyordu. Geri geldiklerinde test edebildik ve bu, dürüst olmak gerekirse, tüylerimin diken diken olduğu bir andı, zira AlphaFold’un ürettiği tüm yapılarla teğe bir birebirdi.”

Getty Images

EMBL’den Prof. Edith Heard, “Hayatın nasıl işlediğiyle ilgili anlayışımız için büyük bir dönüşüm niteliğinde olacak. Zira protein, yaşayan organizmaların üzerine inşa edildiği yapı taşları” yorumunu yapıyor.

Bu dönüşüm sayesinde artık yeni ilaçlar, birtakım hastalıkların yeni tedavileri, iklim değişikliğiyle çaba için gerekli olan ekinlerin tasarımı ve çevreyi büyük oranda etkileyen plastiklerin parçalanması için enzimlerin üretimi üzere uygulamalar da tasarlanabilecek.

Prof. McGeehan’ın takımı AlphaFold’un datalarını esasen plastiklerin parçalanması için daha süratli enzimler geliştirirken kullanıyordu. Zira program, deneylerle yapısına ulaşılamayan proteinlerin yapısıyla ilgili kestirimler sağlayarak projenin birkaç yıl daha hızlanmasına yardımcı olmuştu.

EMBL’nin Avrupa Biyoenformasyon Enstitüsü’nün başındaki Dr. Ewan Birney de AlphaFold’un protein yapısı kestirimlerinin “İnsanların gen haritası çıkarıldığından bu yana oluşturulan en değerli data kümesini oluşturduğunu” söyledi.

DeepMind ile EMBL, AlphaFold kodunu oluşturmak ve protein yapısı iddialarının global bilim dünyasına erişimini sağlamak için birlikte çalışıyor.

Dr. Hassabis, DeepMind’ın, bilim dünyası tarafından bilinen tüm protein dizilimlerini çalışarak data tabanına eklemeyi planladığını söyledi. Bu da, 100 milyondan fazla yapı manasına geliyor.

Kaynak: Cumhuriyet Gazetesi

Etiketler
Daha Fazla Göster
Kapalı