Jak bioinformatyka i AI wpływają na medycynę?

Temat długowieczności, a nawet nieśmiertelności zajmował umysły niezliczonej liczby alchemików od starożytności. Ocierało się to oczywiście raczej o fantastykę czy mity niż naukowe podstawy, bo dopiero ostatnie stulecia i rewolucje przemysłowe, technologiczne oraz rozwój medycyny sprawiły, iż ludzkie życie realnie zaczęło się wydłużać.

Dla porównania — średnia długość ludzkiego życia w 1800 roku wynosiła około 40 lat, 100 lat później było to około 50 lat, dziś to już ponad 70 lat. Idąc dalej i uwzględniając tę skalę wzrostu, można by powiedzieć, iż dopiero w 2100 roku będzie to 90 lat, nic bardziej mylnego, bo XXI wieku przyniósł nam konkretne narzędzia technologiczne do walki ze starzeniem.

Jeszcze w 2017 roku, według brytyjskiego tygodnika medycznego „The Lancet”, oczekiwana średnia długość życia na poziomie 90 lat w niektórych regionach świata, mogłaby być osiągnięta już do 2030 roku.

To był rok 2017, a 8 lat w dzisiejszym tempie postępu i rozwoju to przepaść, bo mówimy już o terapiach genowych, algorytmach przewidujących choroby oraz personalizowanych kuracjach. Bioinformatyka, biotechnologia i sztuczna inteligencja to dziś połączenie, które zmienia definicję ludzkiej długowieczności.

Naukowczyni w laboratorium pracująca przy maszynie badawczej.

Długość czy jakość życia?

Zanim przejdziemy do rozwinięcia tych trzech technologii, tworzących swojego rodzaju synergię w omawianym temacie, musimy wyjaśnić, a może nawet sprostować nieco ich rolę w wydłużaniu ludzkiego życia. Otóż dzisiejszy rozwój technologii, praca naukowców czy innowatorów w dziedzinie medycyny, skupia się przede wszystkim na przedłużaniu życia w dobrym zdrowiu, a nie jedynie na wydłużaniu jego całkowitej długości.

Postęp w biotechnologii i sztucznej inteligencji (AI) stworzył swojego rodzaju nowy paradygmat w medycynie – przejście od leczenia chorób do prewencji i optymalizacji zdrowia. Dzięki narzędziom takim jak analiza danych omicznych, uczenie maszynowe i terapie komórkowe, naukowcy nie tylko wydłużają życie, ale także poprawiają jego jakość.

Biotechnologia i jej wpływ na rozwój medycyny

Biotechnologia ma niezaprzeczalnie ogromny wpływ na dzisiejszy rozwój medycyny, bo skupia się na tworzeniu nowych metod diagnozowania, leczenia i zapobiegania chorobom.

Jakie to metody? Przede wszystkim oparte są one na edycji genów CRISPR, czyli precyzyjnym modyfikowaniu DNA, co może znacząco wpłynąć na skuteczne leczenie chorób genetycznych. Z kolei problem niedoboru organów do przeszczepów może rozwiązać technologia bioprintingu (drukowanie 3D organów), która to umożliwia tworzenie funkcjonalnych tkanek i organów.

Kiedyś nie do pomyślenia, a dziś to już codzienność, a więc badania chorób czy wirusów i testowanie leków, czy szczepionek na nie, bez konieczności eksperymentowania na zwierzętach. Teraz, wykorzystywane są do tego organoidy, czyli miniaturowe wersje ludzkich organów hodowanych w laboratoriach.

Istotnym osiągnięciem biotechnologii jest dziś też biohacking, który to można zdefiniować jako praktykę dążącą do optymalizacji ciała i umysłu poprzez osiągnięcia nauki i technologię.

Idealnym przykładem będzie tu przypadek miliardera Bryana Johnsona, twórcy projektu Blueprint, który to stosuje m.in. terapię genową oraz zaawansowane protokoły suplementacyjne w celu odwrócenia procesów starzenia. W tym celu wydaje 2 miliony dolarów rocznie, by jego organizm funkcjonował jak u 18-latka, a jego dzień to 111 suplementów, 3 godziny ćwiczeń i setki pomiarów – od poziomu cytokin po gęstość kości. Praktyka dość kontrowersyjna, dokładnie pokazująca jednak, jak daleko sięgają ambicje współczesnej nauki.

Sztuczna inteligencja, czyli precyzyjna diagnoza w medycynie

Coraz szersze zastosowanie sztucznej inteligencji w nowoczesnej medycynie umożliwia z kolei analizę ogromnych ilości danych medycznych oraz identyfikację wzorców niewidocznych dla ludzkiego oka i umysłu. Umożliwia ona przede wszystkim wczesne wykrywanie chorób, poprzez analizę obrazów radiologicznych i danych genetycznych, identyfikując dzięki temu wczesne stadia nowotworów lub innych poważnych schorzeń.

AI analizuje dane medyczne kilka tysięcy razy szybciej niż człowiek. Algorytmy wykrywają wczesne objawy Alzheimera na podstawie skanów mózgu, przewidują ryzyko zawału z dokładnością do 90%, a nawet projektują nowe leki. Przykładem jest system AlphaFold2 od DeepMind, który ma wybitne osiągnięcia w przewidywaniu trójwymiarowej struktury białek, co okazało się rewolucją w projektowaniu terapii. Analiza genetyczna i analiza stylu życia pacjentów przez AI, pozwala na personalizację ich leczenia, dzięki tworzeniu indywidualnych planów terapeutycznych, zwiększających skuteczność leczenia i minimalizujących efekty uboczne.

Nie bez znaczenia są tu również inteligentne urządzenia ubieralne (wearables), umożliwiające monitorowanie zdrowia w czasie rzeczywistym. Wyposażone są one w czujniki biomedyczne, umożliwiające stałe monitorowanie parametrów zdrowotnych pacjentów.

Bioinformatyka, czyli połączenie biologii z informatyką w medycynie

Wszystkie te przełomowe technologie w nowoczesnej medycynie, wymagają specjalistycznej wiedzy z zakresu bioinformatyki – dziedziny łączącej biologię, chemię, informatykę i statystykę. Bioinformatycy zajmują się analizą danych genomicznych, transkryptomicznych czy proteomicznych oraz tworzeniem modeli predykcyjnych opartych na uczeniu maszynowym. Dzięki ich pracy możliwe jest opracowywanie nowych leków, rozwój medycyny personalizowanej oraz identyfikacja biomarkerów chorobowych.

Tu wkracza rola studiów podyplomowych Bioinformatyka w PJATK, które kształcą specjalistów w zakresie:

analizy danych genomowych NGS (sekwencjonowanie nowej generacji),
modelowania struktur białek przy użyciu wspomnianego wyżej AlphaFold2,
programowania w Pythonie i R oraz stosowania uczenia maszynowego w biologii.

Program obejmuje praktyczne projekty, np. predykcję struktury białek czy zarządzanie bazami danych genomicznych, przygotowując absolwentów do pracy w firmach takich jak Insilico Medicine, gdzie pierwszy lek odkryty przez AI jest w fazie testów klinicznych.

Warto tu też dodać, iż już na studiach I stopnia z Informatyki w PJATK, studenci mają zajęcia z podstaw bioinformatyki, co powinno stanowić dobre przygotowanie na późniejsze, wyżej opisane studia podyplomowe. Aczkolwiek, również i absolwenci kierunków przyrodniczych, takich jak biologia, chemia czy biotechnologia, z powodzeniem się tu odnajdą.

Przyszłość medycyny już dziś

Choć niektóre z tych technologii wydają się futurystyczne lub kontrowersyjne (jak np. wspomniana wyżej terapia genowa stosowana przez Bryana Johnsona), wiele z nich już teraz znajduje praktyczne zastosowanie w medycynie klinicznej. Dzięki współpracy biotechnologii i sztucznej inteligencji ludzkość stoi przed realną szansą znaczącego wydłużenia życia oraz poprawy jego jakości.

Długowieczność 2.0 to nie tylko marzenie futurystów – to rzeczywistość kształtowana dziś przez naukowców i innowatorów na całym świecie. Wraz z dalszym rozwojem tych technologii możemy spodziewać się kolejnych przełomowych odkryć, które jeszcze bardziej przybliżą nas do pokonania barier biologicznych ograniczających długość ludzkiego życia.

Chcesz być częścią tej rewolucji? Sprawdź, jak możesz zdobyć kwalifikacje w bioinformatyce – kluczowej dziedzinie dla medycyny przyszłości.