CP v2

Tag: Laboratoriniai tyrimai

  • DI šokas biotechnologijose: „Anthropic“ Claude beveik trigubai pralenkė įprastą baltymų kūrimo normą

    DI šokas biotechnologijose: „Anthropic“ Claude beveik trigubai pralenkė įprastą baltymų kūrimo normą

    „Anthropic“ sukurti agentiniai dirbtinio intelekto modeliai „Claude Mythos Preview“ ir „Claude Opus 4.8“ pasiekė rekordinį autonominio baltymų, galinčių „prisijungti“ prie pasirinktų biologinių taikinių, projektavimo rezultatą. Nepriklausomų laboratorijų „Adaptyv Bio“ ir „Twist Bioscience“ bandymuose sistema sėkmingai sugeneravo veikiančius junginius 14 iš 15 vertintų terapinių taikinių, o bendra sėkmė siekė 22,6–35,1 proc. Tai gerokai viršija dažnai minėtą 10–15 proc. lygį, būdingą ankstesnėms tokio tipo kampanijoms.

    Esminis pokytis – ne vien geresnis tikslumas, bet ir proceso automatizavimas. Ten, kur anksčiau skaičiavimų ir atrankų etapas reikalavo ištisų savaičių žmogaus darbo, šį kartą DI pats parinko „atakos“ vietas taikinyje, pasirinko generavimo metodus, sukūrė baltymų karkasus ir optimizavo sekas. Iš 1 320 suprojektuotų struktūrų laboratorijoje realiai susintetinta ir patikrinta 354, patvirtinant, kad skaitmeniniai sprendimai gali virsti apčiuopiamais molekuliniais rezultatais.

    Ryškiausias pavyzdys užfiksuotas su taikiniu RBX1 – nedideliu baltymu, dalyvaujančiu ląstelės „atliekų“ tvarkymo mechanizmuose. Atvirame dizaino konkurse, kuriame dalyvavo 245 žmonės, sėkmė siekė 3,7 proc., o „Claude Mythos Preview“, dirbdamas su vienu taikiniu, pasiekė 40 proc. Tokie skirtumai rodo, kad agentiniai modeliai gali perkelti biotechnologijų eksperimentus į naują produktyvumo lygį.

    Skirtumas matuotas ne tik „pataikymų“ skaičiumi, bet ir ryšio stiprumu. Pranešama, kad geriausias DI sukurtas variantas su taikiniu susijungė maždaug dešimt kartų stipriau nei žmonių sukurta laimėjusi konstrukcija: 3,9 nM prieš 45 nM. Vaistų kūrime tai svarbu, nes stipresnis ir tikslesnis prisijungimas dažnai yra vienas pirmųjų žingsnių link efektyvesnės terapijos.

    Didelis efektyvumas pasiektas ir kituose taikiniuose, įskaitant TREM2, siejamą su Alzheimerio ligos tyrimais. Čia 72 iš 90 suprojektuotų baltymų parodė prisijungimą, o tai sudaro 80 proc. Tuo metu taikinyje TNFα, kuris yra svarbus priešuždegiminių vaistų kontekste, „Claude Opus 4.8“ sukūrė prisijungiančias molekules ne tik žmogaus baltymui, bet ir jo analogams beždžionėse bei pelėse, kas reikšminga ikiklinikiniams tyrimams.

    Lygiagrečiai aprašytas ir kitas pasiekimas – greitesnė analitinės chemijos duomenų interpretacija. „Claude Opus 5“ gavęs žalius NMR ir LC-MS failus bei trumpą užduotį, analizę atliko atitinkamai per 23 ir 19 minučių, kai tradicinis laboratorinis raportas, teigiama, užtruko 4 dienas. Ċia svarbu tai, kad DI priartėja prie gebėjimo ne tik generuoti kandidatines molekules, bet ir greitai vertinti eksperimentinius duomenis.

    Vis dėlto kampanija atskleidė ir ribas. Sistema nesugebėjo sukurti patvirtintų prisijungiančių baltymų MBP taikiniui, kurio paviršius apibūdinamas kaip lygus ir hidrofiliškas, o vienu atveju nė vienas iš 90 bandymų nebuvo pilnai patvirtintas laboratorijoje. Papildomai pažymėta problema, kad vidiniai kokybės filtrai ne visada patikimai įspėja apie nesėkmę, nes pasitikėjimo įverčiai gali būti panašūs tiek sėkminguose, tiek nepavykusiuose bandymuose.

    Kūrėjai pabrėžia, kad prisijungiančio baltymo sukūrimas yra tik pradžia, o iki vaisto dar lieka ilgas kelias: optimizavimas, saugumo patikros ir klinikiniai tyrimai. Tačiau tokie rezultatai keičia pradinio etapo ekonomiką, nes ankstyvasis paieškos ir atrankos darbas gali būti atliekamas greičiau ir su mažesnėmis komandomis. Nurodoma, kad vienos tokios kampanijos skaičiavimo ir infrastruktūros kaštai siekė maždaug 9 000–46 000 eurų.

    Infrastruktūra rėmėsi „Claude Science“ aplinka ir „Modal“ skaičiavimo resursais, tačiau prieiga prie biologinio projektavimo funkcijų plačiajai auditorijai ribojama. „Anthropic“ aiškina, kad taip elgiasi dėl dvigubo panaudojimo rizikos, kai pažangūs biologinio dizaino įrankiai teoriškai galėtų būti nukreipti ir į žalingus tikslus. Bendrovė žada prieigą atverti per atskirą programą, skirtą tik patikrintiems mokslininkams ir tyrimų institucijoms.

    Ilgalaikė kryptis aiški: biotechnologijos juda link modelių, kurie galėtų autonomiškai sujungti visą grandinę nuo idėjos iki kandidato testavimo planų, apimdami skirtingų tipų terapines molekules. Jei tokios sistemos taps patikimesnės, jos gali reikšmingai sutrumpinti ankstyvąją vaistų kūrimo fazę ir sumažinti kliūtis mažesnėms laboratorijoms, kurios iki šiol neturėjo didelių resursų didelio masto paieškai.

  • Mikroplastikų jūroje – trilijonai: mokslininkai parodė, kaip juos aptinka laboratorijoje

    Mikroplastikų jūroje – trilijonai: mokslininkai parodė, kaip juos aptinka laboratorijoje

    Vandenynuose ir jūrose vis dažniau aptinkami mikroplastikai – mažesnės nei 5 milimetrų plastiko dalelės, kurios plika akimi dažnai nematomos, tačiau gali veikti ištisas ekosistemas. Jungtinių Tautų vertinimu, kasmet į vandenyną patenka apie 52 milijonai tonų plastiko atliekų, o mikroplastiko dalelių skaičius siejamas su dešimtimis trilijonų.

    Nors didelė dalis plastiko matoma pakrantėse ar plūduriuoja paviršiuje, smulkios dalelės randamos ir vandens storymėje, ir dugno nuosėdose. Tyrėjai pabrėžia, kad mikroplastikų poveikis nėra vien tik mechaninis – svarbūs ir chemikalai, galintys būti plastiko sudėtyje, ir tai, kaip dalelės sąveikauja su kitais aplinkos stresoriais.

    Kaip mikroplastikai patenka į jūrą?

    Mikroplastikai į jūrinę aplinką patenka keliais pagrindiniais keliais. Viena dalis atsiranda iš karto kaip smulkios pramoninės granulės ar kitos tyčia pagamintos mažos dalelės, o kita dalis susidaro suyra didesnėms plastiko atliekoms, kurias ardo bangavimas, vėjas ir saulės ultravioletinė spinduliuotė.

    Tarp šaltinių minimos ir žvejybos įrangos dalys, kurios netyčia atsiskiria jūroje, taip pat atliekos, į aplinką patenkančios dėl neveiksmingos surinkimo ir tvarkymo sistemos. Kuo ilgiau plastikas išlieka aplinkoje, tuo didesnė tikimybė, kad jis suirs į vis smulkesnes daleles.

    Klimato kaita gali paspartinti irimą

    Mokslininkai atkreipia dėmesį, kad mikroplastikų taršos dinamika siejasi su klimato kaita. Daugiau saulėtų dienų, intensyvesnė ultravioletinė spinduliuotė ir karščio bangos gali paspartinti plastiko irimą, ypač kai atliekos užstringa pakrantėse ir ilgai būna veikiamos šilumos bei šviesos.

    „Jei turime daugiau saulėtų dienų ir didesnę ultravioletinę spinduliuotę, tai gali paspartinti pakrantėse įstrigusio plastiko irimą“, – sakė Flandrijos jūrų instituto vyresnioji tyrėja Ana Catarino.

    Kartu mokslininkai pabrėžia ir kitą aspektą: net jei mikroplastikų poveikis vienas pats tam tikroms rūšims būtų ribotas, jis gali sustiprėti, kai organizmai jau patiria stresą dėl šylančio vandens, rūgštėjančio vandenyno ar deguonies kiekio pokyčių. „Šie poveikiai gali kauptis organizme“, – aiškino A. Catarino.

    Kaip laboratorijoje atskiriamos dalelės?

    Vienas iš didžiausių iššūkių – mikroplastikų aptikimas ir kiekybinis įvertinimas, nes dalelės skiriasi forma, dydžiu ir spalva, o dalis jų primena organines liekanas. Flandrijos jūrų institute Ostendėje tyrėjai renka mėginius iš Šiaurės jūros ir bando kuo tiksliau nustatyti, kiek ir kokių dalelių juose yra.

    Laboratorinėse procedūrose mėginiai pirmiausia surenkami tinklais, vėliau iš jų pašalinama organinė medžiaga, o likusios dalelės dažomos fluorescuojančiu dažikliu „Nile Red“. Tuomet jos tiriamos fluorescenciniu mikroskopu, o vaizdai apdorojami automatizuotomis programomis, kurios padeda atskirti, ar dalelė yra mikroplastikas, ir preliminariai priskirti ją polimero tipui.

    „Norėjome automatizuoti procesą, kad jis vyktų greičiau. Parašėme kodą, kad įkėlus nuotrauką vaizdo analizė būtų atliekama automatiškai“, – sakė instituto doktorantūros tyrėja Nelle Meyers.

    Pasak mokslininkų, toks pusiau automatizuotas metodas gali būti efektyvesnis laiko ir kaštų prasme, nes fluorescenciniai mikroskopai daugelyje laboratorijų yra įprasta įranga. Vis dėlto pabrėžiama, kad vien šis metodas ne visuomet leidžia tiksliai nustatyti cheminę sudėtį ir gali atpažinti tik dalį polimerų, todėl rezultatams patvirtinti dažnai reikia papildomų analitinių tyrimų.

    Kas nutinka jūrų organizmams?

    Mikroplastikai patenka į mitybos grandinę panašiai kaip ir didesnės plastiko atliekos, tik jų „taikinys“ neretai būna smulkesni organizmai. Daleles gali praryti planktonas, moliuskai ir kiti filtratoriai, o vėliau jos per mitybos grandinę pasiekia didesnes žuvis ar net jūrų paukščius.

    „Jie gali užkimšti skrandį ar žarnyną, o tada organizmai negauna maistinių medžiagų ir nebesimaitina taip, kaip turėtų“, – sakė A. Catarino.

    Pasak tyrėjų, pasekmės priklauso nuo rūšies, dalelių tipo ir koncentracijos, taip pat nuo to, ar organizmas patiria papildomą stresą. Ilgalaikėje perspektyvoje tai gali veikti augimą, reprodukciją ir populiacijų stabilumą, o kartu didinti visos ekosistemos pažeidžiamumą.

    Mokslininkai pabrėžia, kad problemos sprendimas prasideda ne laboratorijoje, o kasdienėje atliekų prevencijoje: mažesniame vienkartinio plastiko vartojime, efektyvesniame surinkime ir geresnėje taršos kontrolėje visoje tiekimo grandinėje. Kuo mažiau plastiko patenka į aplinką, tuo mažiau jo suirs į mikroplastikus, kuriuos vėliau aptikti ir pašalinti praktiškai neįmanoma.