Проект «Геном человека», который раскрыл всю генетическую структуру нашего вида, стал эпохальным моментом в науке. Это открытие не только расширило наше понимание болезней, здоровья и работы человеческого организма, но и положило начало новому этапу в медицине. Основоположные исследования профессора Майкла Уотермана, отца вычислительной биологии, стали фундаментом для этого проекта.
Уотерман начал свою работу в Университете Южной Калифорнии в 1982 году и создал одну из первых в мире программ PhD в области вычислительной биологии. Спустя несколько десятилетий, в 2021 году, USC Dornsife основал департамент количественной и вычислительной биологии, который продолжает привлекать лучших исследователей в этой области.
Эволюция вычислительной биологии
С момента основания вычислительной биологии в 1980-х годах, этот раздел науки значительно продвинулся. Сегодня вычислительная биология используется для анализа данных, математического моделирования и симуляций для изучения биологических систем. То, что раньше считалось новаторским подходом, стало основой для современных биологических исследований.
«Мы разрабатываем новые лекарства с помощью структурных данных, моделируем исходы раковых заболеваний, и все это объединяет междисциплинарную работу, — говорит Ремо Роуз, председатель департамента количественной и вычислительной биологии. — Многие наши коллеги — математики, статистики, физики и информатики, но всех нас объединяет общий интерес к биологическим вопросам».
Использование ИИ в создании новых лекарств
Одним из самых многообещающих направлений департамента является разработка новых лекарств с использованием искусственного интеллекта (ИИ). Ранее разработка лекарств сводилась к небольшим улучшениям существующих препаратов. Теперь, благодаря ИИ, ученые могут идентифицировать белки или нуклеиновые кислоты в клетках, на которые можно воздействовать для лечения болезней.
«Мы создаем абсолютно новые препараты с помощью машинного обучения, что значительно повышает их эффективность и снижает затраты на разработку, — отмечает Роуз. — Это словно найти новый замок и создать для него идеальный ключ».
Будущее вычислительной биологии
В ближайшие 20 лет вся биология станет еще более зависимой от вычислений, баз данных и математики. Молекулярная, эволюционная и нейробиология уже требуют сложных вычислительных методов, и эта тенденция будет только усиливаться.
ИИ, в свою очередь, окажет огромное влияние на биологию и медицину. Поскольку биология — это, в первую очередь, данные, ИИ становится идеальным инструментом для их анализа и интерпретации. Это открывает огромные возможности для инноваций как в области биологических исследований, так и в здравоохранении.
Вычислительная биология, которая началась с картирования генома человека, продолжает трансформировать нашу способность лечить болезни и разрабатывать новые, более эффективные методы терапии, обещая революционные изменения в ближайшие десятилетия.