AI Gaia Factory w Krakowie stworzy cyfrowe repliki.

Badania nad tak zwanymi cyfrowymi replikami, to jest precyzyjnymi modelami komputerowymi, które imitują procesy zachodzące w organizmie człowieka i otoczeniu, będą realizowane dzięki rozwiązaniom technologicznym oferowanym przez fabrykę AI Gaia. Jest ona tworzona przy Akademickim Centrum Komputerowym Cyfronet AGH w Krakowie.

W inicjatywę cyfrowych replik zaangażowani są między innymi badacze z Małopolskiego Centrum Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego oraz Sano Centrum Medycyny Obliczeniowej.

– Aktualnie największym wyzwaniem nie jest konstruowanie superkomputerów, lecz takie ich projektowanie, by były w stanie rozwiązywać rzeczywiste problemy. W tym projekcie naszym celem będzie stworzenie tzw. cyfrowych replik – oznajmił dla PAP dr hab. inż. Paweł Łabaj, prof. UJ, z Małopolskiego Centrum Biotechnologii UJ.

Jak objaśnił, cyfrowa replika to zaawansowany model komputerowy, który wiernie oddaje procesy zachodzące w przestrzeni i czasie w danym środowisku, na przykład w jelitach człowieka. W projekcie krakowskim będą rozwijane dwa zasadnicze rodzaje tego typu modeli: cyfrowa replika mikrobiomu jelitowego, nad którą pracować będzie zespół dr. Tomasza Kościółka z Sano, oraz cyfrowa replika mikrobiomu środowiskowego, opracowywana przez zespół prof. Łabaja.

– Tego rodzaju cyfrowe repliki, bazujące na infrastrukturze fabryki AI, umożliwią przewidywanie, jak organizm reaguje na różnorakie interwencje, w tym leczenie farmakologiczne czy modyfikacje stylu życia – zaznaczył naukowiec.

Jego zdaniem taka technologia jest w stanie całkowicie odmienić metodę opracowywania terapii i leków. Umożliwi bowiem modelowanie i testowanie ich skuteczności bez konieczności przeprowadzania niektórych faz, obecnie długotrwałych, badań klinicznych w standardowej formie.

– To może być punkt zwrotny, ponieważ pozwoli generować indywidualne terapie, dopasowane do konkretnej osoby – zaakcentował prof. Łabaj.

W projekcie, który będzie realizowany w Sano, kluczowym elementem jest mikrobiom jelitowy. Jak wspomniał prof. Łabaj, coraz więcej badań dowodzi, że mikroorganizmy zasiedlające nasze jelita mogą wpływać na skuteczność terapii. Przykładem są prowadzone parę lat temu testy nowego leku przeciwnowotworowego.

Przeczytaj także

Druga w Polsce fabryka AI powstanie w Krakowie. Jest decyzja

– W testach na liniach komórkowych oraz zwierzętach działał doskonale, natomiast u części pacjentów okazywał się całkowicie nieskuteczny. Okazało się, że osoby, u których nie działał, miały w jelitach określoną bakterię. Wytwarzała ona metabolit, który kompletnie dezaktywował ten lek. Po zastosowaniu antybiotyku i usunięciu bakterii lek zaczął działać jak należy – zrelacjonował naukowiec.

Dzięki cyfrowym replikom tego rodzaju zależności będzie można analizować już na etapie projektowania terapii. Ta technologia może w związku z tym przyspieszyć rozwój przemysłu farmaceutycznego, skrócić proces badań klinicznych i podnieść bezpieczeństwo pacjentów.

Według prof. Łabaja w przyszłości na jej podstawie możliwe będzie również tworzenie modeli populacyjnych, a następnie ich personalizowanie na podstawie danych zgromadzonych od konkretnej osoby.

– Po odpowiedniej charakterystyce mikrobiomu danej osoby będzie można niezwykle precyzyjnie określić, jakie produkty czy suplementy będą efektywne właśnie dla niej. Co więcej, w przypadku znacznych dysbiozach (zaburzenie mikrobiomu – przyp. PAP), w których obecnie podawane mieszanki brakujących bakterii nie zawsze są skuteczne, będzie można wyznaczyć „ścieżki pre- i pro-biotykoterapi”, określające szczegółowy plan tego, jakie preparaty przyjmować w jakim momencie – podkreślił badacz.

W rezultacie, powstająca fabryka AI jest, w jego mniemaniu, idealnym narzędziem do tego rodzaju badań. – Dopiero teraz, dzięki postępowi infrastruktury obliczeniowej, realne jest wierne odwzorowanie tak złożonych systemów jak mikrobiom. Poprzednio brakowało nam zarówno mocy obliczeniowej, jak i danych wysokiej jakości. Aktualnie te warunki zaczynają się spełniać – oznajmił.

Dane potrzebne do trenowania modeli będą pochodziły zarówno z projektów naukowych, jak i z działalności prywatnych spółek świadczących usługi charakterystyki mikrobiomu i zbierających tego typu informacje.

Utworzenie Gaia AI Factory ogłosiły 10 października Ministerstwo Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz Ministerstwo Cyfryzacji. Zgodnie z informacjami, z infrastruktury będą mogli korzystać naukowcy, przedsiębiorcy oraz administracja publiczna.

Katarzyna Czechowicz (PAP)

kap/ agt/ mow/

Źródło