... Uporaba parazitskih črvov za proizvodnjo zdravil v telesu gostitelja ...

... Model umetne inteligence podjetja OpenAi je morda ovrgel Erdősevo domnevo o geometriji točk v ravnini ...

Ste si kdaj zaželeli, da bi v vašem črevesju živel majhen parazit in v vašo kri počasi doziral zdravila? Ta želja se vam morda kaj kmalu uresniči, saj je raziskovalna skupina z Univerze v Washingtonu s pomočjo genskega inženiringa ustvarila glisto, ki deluje kot sistem dostave različnih učinkovin v naš krvni obtok. Svoja dognanja so objavili v reviji Nature communications, za tehnologijo, opisano v članku, pa je bil vložen tudi patent.

Nematodi oziroma gliste so eni izmed najpogostejših človeških parazitov, ki lahko v telesu preživijo tudi več let. Čeprav so okužbe z glistami lahko neprijetne ali celo nevarne, je bilo v kliničnih študijah pokazano, da telo okužbe z nekaterimi vrstami parazitskih glist dobro tolerira, zato bi bile lahko primerne za uporabo v medicini. Gliste se v gostitelju tudi ne morejo namnožiti, saj njihova jajčeca dozorijo zunaj telesa gostitelja, zato bi lahko njihov čas zadrževanja v telesu preprosto nadzorovali. Zaradi vseh naštetih razlogov gliste predstavljajo potencialen način dostave zdravil in imajo celo nekolikšno prednost pred gensko spremenjenimi bakterijami, saj so v telesu dlje obstojne. Gliste bi torej uporabljali kot nekakšne biotovarne, ki bi proizvajale protitelesa ali druge biološko aktivne proteine ter jih potem izločale v telo gostitelja.  

Tetrodotoksin je močan nevrotoksin, prisoten v ribah napihovalkah in nekaterih dvoživkah. Povzroča mišično paralizo in tudi smrt zaradi blokade natrijevih kanalčkov v živčnih celicah, zanj pa trenutno nimamo komercialnega protistrupa. Raziskovalke in raziskovalci z Univerze v Washingtonu so s pomočjo genskega inženiringa vrste Ancylostoma ceylanicum ustvarili glisto, ki sintetizira in izloča protitelesa proti tetrodotoksinu. Parazitske gliste so nevretenčarji, torej protiteles ne proizvajajo. Znanstvena skupina je zato v jajčeca parazitskih glist vstavila gen za protitelo s pomočjo tehnike CRISPR/Cas9. Izbrali so dobro dostopno regijo na kromosomu črva, kjer so z encimom Cas9 naredili majhno zarezo, potem pa vanjo vstavili gen, ki zapisuje za protitelo proti tetrodotoksinu. Gensko spremenjena jajčeca so pustili v primernem rastnem mediju, ki je omogočil, da so se razvila do odraslih parazitskih črvov. 

Tako so dobili odrasle parazitske gliste, zmožne proizvajati želeno protitelo, in z njimi okužili zlate hrčke. Po 22 dneh so hrčkom odvzeli kri in v tej so bila prisotna protitelesa, ki so jih proizvedle gensko spremenjene gliste. Kri so testirali na izoliranih živčnih celicah, ki so jih prej izpostavili tetrodotoksinu. Opazili so, da je prišlo ob dodatku krvi s protitelesi do 16-odstotne nevtralizacije delovanja nevrotoksina.  

Raziskovalkam in raziskovalcem je torej uspelo le delno zmanjšati učinek toksina tetrodotoksina na živčne celice. Vseeno pa najpomembnejši del njihove raziskave predstavlja dejstvo, da jim je uspelo ustvariti gensko spremenjenega parazitskega črva, ki uspešno proizvaja in izloča poljubna protitelesa v kri svojega gostitelja. Taki paraziti predstavljajo nov način dostave zdravil in drugih učinkovin v človeško telo. Omogočajo namreč počasnejše in dolgotrajnejše izločanje zdravila, saj so v gostitelju lahko prisotni tudi dolgo časovno obdobje. Vseeno pa ta raziskava predstavlja šele začetek razvoja takih parazitov - za zdaj so bili testirani le na hrčkih. Če si torej želite parazitskega hišnega ljubljenčka, ki bi vas lahko zaščitil pred kakšnim nevrotoksinom ali dvema, boste na žalost morali še malce počakati.

//////////////////////////////////////////////////

Umetna inteligenca je morda pravkar ovrgla približno 80 let staro domnevo o geometriji točk v ravnini, ki jo je postavil madžarski matematik Paul Erdős. Maja je bil na spletni strani ameriškega podjetja OpenAi objavljen matematični članek, katerega avtor je nov model umetne inteligence, ki še ni dostopen javnosti. Podjetje navaja, da model ni bil posebej treniran za matematično dokazovanje. Rezultate, ki jih je model podal, je podjetje poslalo v pregled vodilnim matematikom na področju teorije števil, ki so določene argumente poenostavili in bolje strukturirali ter potrdili legitimnost rezultata. Kljub temu poudarjamo, da članek še ni prešel procesa strokovnega pregleda.

Paul Erdős je eden najbolj znanih matematikov prejšnjega stoletja. Raziskoval je predvsem na področju diskretne matematike, natančneje teorije števil, teorije grafov in teorije približkov. Tekom svojega življenja je objavil okoli 1500 matematičnih prispevkov, kar je največje število publikacij enega avtorja, zabeleženo na področju matematike. Predstavil je tudi okoli 1200 matematičnih domnev. Matematična domneva je neke vrste napoved ali trditev brez dokaza. Da si matematična izjava pridobi status domneve, mora matematična skupnost videti, zakaj bi dokaz te domneve močno vplival na druge odprte probleme področja.  

Domneva, ki naj bi jo ovrgla umetna inteligenca, se imenuje Erdősev problem različnih razdalj. Predstavljajmo si, da imamo na listu papirja narisanih nekaj točk, ki so poljubno razporejene v ravnini. Pogledamo razdalje med vsemi možnimi pari različnih točk in preštejemo število parov, ki imajo medsebojno razdaljo natanko ena. Oglejmo si primer. Če imamo na listi štiri točke, ki sovpadajo z oglišči kvadrata s stranico ena, je razdalja med sosednjima točkama ravno ena, med nasprotnima ogliščema pa je razdalja koren iz dva. Imamo torej štiri pare oglišč, v katerih je razdalja natanko ena.  Erdősa je zanimalo, kaj se zgodi, če je točk poljubno mnogo, njihova razporeditev pa je naključna po ravnini. Kakšna je zgornja meja v količini parov z medsebojno razdaljo ena, ki jo razporeditev lahko doseže? Domneval je, da zgornja meja raste približno kot n na potenco ena, kjer je potenca popravljena z dodatnim logaritemskim členom, ki počasi pada proti nič. Takšna oblika meje bi torej pomenila, da bo za dovolj veliko število točk n največ n parov z medsebojno razdaljo ena.

Maja letos je podjetje OpenAI objavilo članek, v katerem naj bi model umetne inteligence našel protiprimer k Erdősevi domnevi. Model naj bi sam našel konstrukcijo, ki preseže Erdősevo mejo. Pokazal je, da je mogoče doseči bistveno več parov točk z razdaljo ena, kot je dopuščala Erdőseva domneva.  Umetna inteligenca se je poslužila znanih orodij iz algebre, natančneje teorije polj, kar je precejšnja novost za probleme v ravnini, kamor spada Erdőseva domneva. Rezultat so pregledali matematiki s področja teorije števil, preverili posamezne korake, poenostavili določene argumente in pomagali pri pripravi članka.

Ponovno poudarjamo, da članka podjetja OpenAI širša matematična skupnost še ni rigorozno pregledala in moramo torej o rezultatu govoriti z določeno mero previdnosti. Nedvomno pa predstavlja velik korak pri raziskovanju matematike s pomočjo umetne inteligence. Kot študent tretjega letnika matematike, ki mu ChatGPT neprestano z veliko mero samozavesti na pladnju servira povsem napačne rešitve, se avtor te novice naivno veseli boljšega jutri. 

S protitelesi parazitskih glist je po krvnem obtoku zaplaval Nejc. V pogovoru z umetno inteligenco je bil Jaka.