Η Τεχνητή Νοημοσύνη στο “κυνήγι” των ιών που ζουν στο ανθρώπινο σώμα

Οι ιοί που γνωρίζουμε καλύτερα είναι αυτοί που μας αρρωσταίνουν, όπως αυτοί της γρίπης και της ευλογιάς. Ωστόσο, οι υγιείς άνθρωποι είναι γεμάτοι από ιούς που δεν τους αρρωσταίνουν. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι μέσα μας ζουν τρισεκατομμύρια ιοί, παρόλο που έχουν εντοπίσει μόνο ένα κλάσμα από αυτούς. Η συντριπτική πλειοψηφία είναι καλοήθεις και ορισμένοι μπορεί να είναι και ωφέλιμοι. Ωστόσο, οι επιστήμονες δεν το γνωρίζουν αυτό με βεβαιότητα.

Φέτος, πέντε πανεπιστήμια συνεργάζονται για τον εντοπισμό αυτών των ιών. Στο πλαίσιο της πενταετούς πρωτοβουλίας- η οποία ονομάζεται Human Virome Program και υποστηρίζεται από ομοσπονδιακή χρηματοδότηση ύψους 171 εκατομμυρίων δολαρίων– οι ερευνητές θα συλλέξουν σάλιο, κόπρανα, αίμα, γάλα και άλλα δείγματα από χιλιάδες εθελοντές και θα τα εξετάσουν με τη βοήθεια της τεχνητής νοημοσύνης, με την ελπίδα να μάθουν πώς οι ιοί που ζουν μέσα μας επηρεάζουν την υγεία μας.

Η έρευνα για τους ιούς που ζουν στο ανθρώπινο σώμα

Πριν από έναν αιώνα, επιστήμονες ανακάλυψαν ιούς γνωστούς ως βακτηριοφάγους ή φάγους σε δείγματα κοπράνων. Αυτοί οι βακτηριοφάγοι μόλυναν βακτήρια μέσα στο έντερο και εντοπίστηκαν στο στόμα, στους πνεύμονες και στο δέρμα. Αργότερα, επιστήμονες εντόπισαν ιούς που μόλυναν τα κύτταρα χωρίς να προκαλούν σημαντικά συμπτώματα. Η συντριπτική πλειοψηφία του παγκόσμιου πληθυσμού μολύνεται από κυτταρομεγαλοϊούς, οι οποίοι μπορούν να αποικίσουν σχεδόν κάθε όργανο.

Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, νέες μέθοδοι γενετικής αλληλουχίας βοήθησαν τους επιστήμονες να εντοπίσουν ακόμη περισσότερους ιούς στο σάλιο, το αίμα και τα κόπρανα. Η τεχνολογία τους επέτρεψε επίσης να εκτιμήσουν τον αριθμό των ιών στο σώμα μας μετρώντας τα αντίγραφα των γονιδίων των ιών. Κάθε γραμμάριο κοπράνων, όπως αποδείχθηκε, περιέχει δισεκατομμύρια φάγους.

Το έντερο κάθε ατόμου μπορεί να φιλοξενεί εκατοντάδες ή και χίλια είδη φάγων. Αλλά οι βιολόγοι έχουν διαπιστώσει πως ένα άτομο μπορεί να έχει πολλά είδη ιών που δεν έχει ένα άλλο – ακόμη και όταν οι άνθρωποι αυτοί είναι παντρεμένοι. Όσο περισσότερους ανθρώπους μελετούν οι επιστήμονες, τόσο περισσότερα είδη φάγων ανακαλύπτουν.

«Πιστεύω πως θα βρούμε δεκάδες εκατομμύρια είδη», δήλωσε ο Εβελιέν Αντριένσενς, βιολόγος και ειδικός στους φάγους στο Ινστιτούτο Quadram στο Νόργουιτς της Αγγλίας.

Οι ιοί που μολύνουν τα ανθρώπινα κύτταρα έχουν αποδειχθεί απροσδόκητα ποικίλοι. Το 1997, ερευνητές στην Ιαπωνία που εξέταζαν το αίμα ενός ασθενούς ανακάλυψαν μια εντελώς νέα οικογένεια ιών που έγινε γνωστή ως ανελλοϊοί. Τον περασμένο μήνα, μια μελέτη αποκάλυψε πάνω από 800 νέα είδη ανελλοϊών, ανεβάζοντας τον συνολικό αριθμό των γνωστών ειδών σε περισσότερα από 6.800.

Ορισμένες πρόσφατες σχετικές μελέτες εγείρουν ερωτήματα σχετικά με τον ορισμό του ιού. Ένας τυπικός ιός αποτελείται από ένα πρωτεϊνικό κέλυφος που περιέχει γονίδια τα οποία κωδικοποιούνται είτε σε δίκλωνο DNA είτε σε μονόκλωνο RNA. Ωστόσο, οι επιστήμονες διαπιστώνουν ότι το σώμα μας φιλοξενεί επίσης εξαιρετικά μικροσκοπικούς δακτυλίους ελεύθερα αιωρούμενου RNA.

Οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην γνωρίζουν πολλά για μεγάλο μέρος των ιών που ζουν στο ανθρώπινο σώμα. Οι ιοί είναι τόσο μικροί που μπορούν να παραμονεύουν αθέατοι μέσα στα κύτταρα. Ορισμένοι μπορούν ακόμη και να περάσουν τα γονίδιά τους κρυφά στο DNA του κυττάρου-ξενιστή τους, όπου μπορούν να κρύβονται για χρόνια πριν αναπαραχθούν.

«Θα πρέπει να αναπτυχθούν εντελώς νέα εργαλεία», δήλωσε η Δρ. Παρντίς Σαμπέτι, υπολογιστικός βιολόγος στη Σχολή Δημόσιας Υγείας T.H. Chan του Χάρβαρντ.

Η Δρ. Σαμπέτι και οι συνεργάτες της αναπτύσσουν ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης που θα χρησιμοποιήσει το Human Virome Program για να ανακαλύψει τα ανεπαίσθητα χαρακτηριστικά των γονιδίων των ιών.

Τα επόμενα βήματα

Οι ερευνητές θα προσπαθήσουν στη συνέχεια να καταλάβουν ποιος είναι ο ρόλος όλων αυτών των ιών που ζουν στο σώμα μας. Μέχρι τώρα, η επιστημονική κοινότητα αντιμετώπιζε τους φάγους σαν αρπακτικά των βακτηρίων, τα οποία σκότωναν ανελέητα προκειμένου να δημιουργήσουν περισσότερα αντίγραφα του εαυτού τους. Αλλά τα πρόσφατα πειράματα δείχνουν μια πολύ πιο περίπλοκη σχέση.

«Δεν πρόκειται για μια μάχη μέχρι θανάτου», δήλωσε ο Κόλιν Χιλ, μικροβιολόγος στο APC Microbiome Ireland, ένα ερευνητικό κέντρο στο Κορκ της Ιρλανδίας.

«Έχουν μια εταιρική σχέση» πρόσθεσε.

Στο ανθρώπινο σώμα, για παράδειγμα, οι φάγοι συνήθως δεν εξοντώνουν τα βακτήρια-ξενιστές τους. Και τα βακτήρια μπορεί να επωφελούνται από τις φιλικές τους σχέσεις με τους φάγους, οι οποίοι μπορούν να μεταφέρουν γονίδια από το ένα μικρόβιο-ξενιστή στο άλλο, ενισχύοντας ενδεχομένως την επιβίωσή τους.

Αυτή η συνεργασία μπορεί να είναι καλή και για την υγεία μας. Πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι οι φάγοι διανέμουν αμυντικά γονίδια τα οποία μπορούν να χρησιμοποιήσουν οι ξενιστές τους για να συγκρατήσουν τα παθογόνα που εισβάλλουν. Επίσης, οι κυτταρομεγαλοϊοί μπορεί να μας βοηθούν να αμυνθούμε ενάντια στον καρκίνο του δέρματος.

Ο Δρ. Σαντμέρ Ντεμέρι, ανοσολόγος και ειδικός στον καρκίνο στο Χάρβαρντ και οι συνεργάτες του έχουν βρει στοιχεία που αποδεικνύουν ότι οι κυτταρομεγαλοϊοί ενεργοποιούνται μέσα στα κύτταρα του δέρματος που έχουν υποστεί βλάβη από τον ήλιο. Τα μολυσμένα κύτταρα παράγουν ιικές πρωτεΐνες προσελκύουν τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που βρίσκονται στην εν λόγω περιοχή. Αυτά επιτίθενται στα κατεστραμμένα κύτταρα και ενδεχομένως τα αποτρέπουν από το να εξελιχθούν σε καρκινικά.

«Πρόκειται για μια αλλαγή παραδείγματος στον τρόπο με τον οποίο σκεφτόμαστε τους ιούς γενικά», κατέληξε ο Ντεμέρι.

ΠΗΓΗ: ΝΥΤ