Biologii čeká (technologická) revoluce

Biologie, jedna z nejsložitějších vědních disciplín, se dnes nachází v bodě zlomu - akceleraci našeho poznání a pokroku v této oblasti. Tento pokrok je umožněn kombinací technologických průlomů – exponenciálním poklesem nákladů na získávání biologických dat, vývojem umělé inteligence a schopností precizní editace genetického kódu. I když složitost biologických systémů je ohromující, otevírá se nám cesta k tomu, abychom biologii přeměnili v plně inženýrskou disciplínu s obrovským dopadem na zdraví, zemědělství a průmysl.

Data: V roce 2003 stál projekt lidského genomu miliardy dolarů a vyžadoval 13 let výzkumu. Dnes dokážeme sekvenovat celý lidský genom za pouhých 600 dolarů, přičemž se očekává další pokles nákladů pod 200 dolarů. Tento dramatický pokles otevřel dveře k masivnímu sběru dat – například britská biobanka zveřejnila genom půl milionu jedinců, což vytváří jedinečný základ pro budoucí výzkum.

AI: Zatímco čtení genomu je dnes relativně levné, jeho pochopení zůstává výzvou. Přesto jsme svědky zásadních průlomů, jako je model AlphaFold od společnosti DeepMind, který dokáže s vysokou přesností předpovídat strukturu proteinů. Podobně tým z MIT použil umělou inteligenci k objevu nových antibiotik účinných proti superbakteriím, což demonstruje sílu AI při řešení složitých biologických problémů. Umělá inteligence nám umožňuje předvídat účinky genových mutací, léků nebo nových molekul na úrovni, která dříve vyžadovala roky experimentů.

Automatizace: Klíčem k využití potenciálu umělé inteligence jsou kvalitní a rozsáhlá data. Automatizace laboratorních procesů, včetně robotických systémů a pokročilých mikrofluidních technologií, dramaticky zvyšuje propustnost experimentů. Například díky kapkové mikrofluidice dnes můžeme provádět miliony reakcí, které by dříve vyžadovaly měsíce manuální práce. Tyto pokroky umožňují rychlejší sběr dat, který je nezbytný pro vývoj přesnějších modelů.

CRISPR: Průlomovou technologií, která nás posouvá na novou úroveň, je CRISPR. Tento nástroj umožňuje přesnou editaci genů v rostlinách, zvířatech i lidech, čímž odstraňuje limity dřívějších metod genetické manipulace. První terapie založené na CRISPR již byly schváleny, a technologie se tak stává nedílnou součástí moderní medicíny. Navíc nachází uplatnění i v zemědělství, například při vývoji odolnějších plodin nebo v oblasti kultivovaného masa.

"Kde si myslím, že přijde další úžasná revoluce? ... Není pochyb o tom, že to bude digitální biologie. Vůbec poprvé v naší historii, v historii lidstva, má biologie možnost být inženýrstvím, nikoli vědou." Jensen Huang (CEO NVIDIA) 

Tato kombinace umožní biologické systémy nejen pochopit. Má potenciál změnit biologii na inženýrskou disciplínu. To umožní dramaticky zkrátit a zlevnit vývoj nových léků, zvýšit výnosy plodin nebo umožnit personalizovanou medicínu. Biologie jako inženýrská disciplína slibuje zásadní změnu v našem přístupu k řešení největších výzev současnosti. To posune hranice lidského potenciálu.

We’re entering a golden age of engineering biology