Χιλιάδες υπολογιστές δουλεύουν για το μέλλον της βιολογίας
Η πινακίδα στον αυτοκινητόδρομο Μ11, νότια του Κέιμπριτζ, γράφει: «The Genome Campus». Δεν πρόκειται για υπερβολή. Σε έναν κοινό χώρο, στις παρυφές του ειδυλλιακού, τυπικά βρετανικού, χωριού Hinxton εντοπίζονται τρία ινστιτούτα το ερευνητικό ενδιαφέρον των οποίων εστιάζεται στην ανάλυση των γονιδιωμάτων. Ολα μαζί δημιουργούν ένα από τα μεγαλύτερα κέντρα βιοπληροφορικής του πλανήτη. Πρόκειται για το Κέντρο Σάνγκερ (Sanger Centre), το Κέντρο για τη Χαρτογράφηση του Ανθρωπίνου Γονιδιώματος (UK Medical Research Council Human Genome Mapping Project Research Centre) και το Ευρωπαϊκό Ινστιτούτο Βιοπληροφορικής (European Bioinformatics Institute). Το τελευταίο αποτελεί μέρος του Ευρωπαϊκού Εργαστηρίου Μοριακής Βιολογίας (European Molecular Biology Laboratory, EMBL) το οποίο εδρεύει στη Χαϊδελβέργη της Γερμανίας. Τι μπορεί να κάνουν όμως τόσοι ηλεκτρονικοί υπολογιστές στην καρδιά της βρετανικής υπαίθρου; «Το Βήμα» επισκέφθηκε το Genome Campus και ζήτησε απαντήσεις σε αυτό και άλλα ερωτήματα από τον δρα Χρήστο Ουζούνη, διευθυντή ερευνών του Τμήματος Υπολογιστικής Γενομικής (Computational Genomics) του Ευρωπαϊκού Ινστιτούτου Βιοπληροφορικής.
– Είστε ίσως ο πλέον ενδεδειγμένος να μας πείτε τι είναι η βιοπληροφορική…
«Είναι η επιστήμη η οποία παρέχει στη βιολογία τη δυνατότητα να βγάλει νόημα από τα δεδομένα τα οποία συλλέγονται από τον πειραματισμό. Σήμερα η συγκέντρωση των δεδομένων από τον πειραματισμό αυξάνεται με εκπληκτική ταχύτητα και χωρίς τη βοήθεια της βιοπληροφορικής θα ήταν εντελώς αδύνατον να εισέλθουμε στην ουσία των βιολογικών συστημάτων».
– Στην πράξη τι παρέχει η βιοπληροφορική στη βιολογία;
«Παρέχει ηλεκτρονικούς υπολογιστές με τεράστιες υπολογιστικές ικανότητες και τους κατάλληλους αλγορίθμους οι οποίοι επιτρέπουν την ανάλυση των δεδομένων. Και φυσικά οι επιστήμονες που ασχολούνται με τη βιοπληροφορική πραγματοποιούν τις αναλύσεις».
– Ενα από τα άρθρα τα οποία έχετε συγγράψει αναφέρεται στους μύθους που επικρατούν για τη βιοπληροφορική. Θα θέλατε να μας πείτε τον σημαντικότερο από αυτούς;
«Το άρθρο στο οποίο αναφέρεστε ήταν γραμμένο για ειδικούς, αλλά θα σας δώσω την ουσία του. Πιστεύω ότι ο επικρατέστερος μύθος σχετικά με τη βιοπληροφορική είναι αυτός που λέει ότι η επιστήμη αυτή για να εφαρμοστεί δεν απαιτεί τίποτε περισσότερο από έναν υπολογιστή. Αυτό είναι μεγάλο λάθος. Απαιτείται τεράστια υποδομή για να εξασφαλιστεί η μεγάλη υπολογιστική δυνατότητα και εξειδικευμένο προσωπικό».
– Θα περίμενε κανείς ότι η χρήση των υπολογιστών δεν θα απαιτούσε χωροταξική συνάφεια ομοειδών ινστιτούτων. Ωστόσο εδώ βλέπουμε το αντίθετο, είστε πολύ κοντά σε άλλα δύο πολύ σημαντικά ερευνητικά κέντρα…
«Το Ινστιτούτο εντοπίζεται σε στρατηγικής σημασίας χώρο. Κατ’ αρχάς βρίσκεται στο Κέιμπριτζ, το οποίο αποτελεί την καρδιά της υψηλής τεχνολογίας της Ευρώπης και απέχει περί τη μία ώρα από πέντε διεθνή αεροδρόμια. Επιπροσθέτως, γειτνιάζει με άλλα ινστιτούτα στα οποία γίνεται πειραματική βιολογία μεγάλης κλίμακας. Ολα αυτά είναι ζωτικής σημασίας γιατί όπως και σε όλες τις επιστήμες έτσι και στη βιοπληροφορική ο σημαντικότερος παράγοντας είναι το ανθρώπινο δυναμικό. Η συγκέντρωση τριών συναφών ινστιτούτων στον ίδιο χώρο έχει συμβάλει στη δημιουργία μιας κρίσιμης μάζας ανθρώπων οι οποίοι αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, ανταλλάσσουν πληροφορίες και εμβολιάζονται με νέες ιδέες από τους συχνούς επισκέπτες και τα σεμινάρια που πραγματοποιούνται εδώ. Φυσικά υπάρχουν και πρακτικοί λόγοι για τη γειτνίαση: για παράδειγμα, τα δεδομένα από το Κέντρο Σάνγκερ εισέρχονται αυτόματα στις δικές μας βάσεις δεδομένων και οι επιστήμονες συνεργάζονται στενά μεταξύ τους».
– Αλήθεια, για τι όγκο δεδομένων μιλούμε;
«Η δυνατότητα αποκρυπτογράφησης του Κέντρου Σάνγκερ ανέρχεται σε πέντε εκατομμύρια βάσεις ημερησίως. Δηλαδή το Κέντρο μπορεί να αποκωδικοποιήσει το γονιδίωμα ενός βακτηρίου σε μία ημέρα! Οσο για την υπολογιστική δύναμη του Ινστιτούτου μας, αυτή ισοδυναμεί με το άθροισμα της δύναμης πολλών χιλιάδων υπολογιστών σαν αυτούς που χρησιμοποιούμε όλοι μας».
– Ποια είναι τα δικά σας ερευνητικά ενδιαφέροντα;
«Επιγραμματικά, τα ερευνητικά προγράμματά μας, τα οποία βρίσκονται σε εξέλιξη αυτή τη στιγμή, στοχεύουν στην ανάπτυξη αλγορίθμων οι οποίοι θα χρησιμοποιηθούν στην αξιοποίηση των δεδομένων που έχουν προκύψει από την αποκωδικοποίηση των γονιδιωμάτων. Για παράδειγμα, οι αλγόριθμοί μας επιτρέπουν την ανεύρεση της λειτουργίας των πρωτεϊνών, την ομαδοποίηση πρωτεϊνών σε λειτουργικές ομάδες, την ανεύρεση των αλληλεπιδράσεων των πρωτεϊνών μεταξύ τους και την κατανόηση της πολυπλοκότητας των βιολογικών συστημάτων».
– Σε ποιους τομείς θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν τα ευρήματά σας;
«Πρωτίστως στην ιατρική έρευνα, αλλά και σε άλλους κλάδους της βιολογίας. Για παράδειγμα, η σύγκριση των γονιδιωμάτων διαφόρων ειδών επιτρέπει την εξαγωγή πολύτιμων συμπερασμάτων σχετικά με τις εξελικτικές σχέσεις των οργανισμών μεταξύ τους».
– Διερωτάται κανείς αν θα μπορούσε μια χώρα σαν την Ελλάδα να αναπτύξει τη βιοπληροφορική…
«Με δεδομένο ότι οι δύο τομείς της υψηλής τεχνολογίας οι οποίοι παρουσίασαν τρομακτική ανάπτυξη κατά τη διάρκεια του 20ού αιώνα και πρόκειται να στηρίξουν την οικονομία των ανεπτυγμένων χωρών κατά τον 21ο είναι η πληροφορική και η βιοτεχνολογία, εκτιμώ ότι η Ελλάδα θα μπορούσε και θα έπρεπε να επενδύσει στη βιοπληροφορική».
– Είναι όμως αμφίβολο αν θα μπορούσαμε ποτέ να φθάσουμε τα μεγέθη που βλέπει κανείς εδώ…
«Θα ήταν όντως δύσκολο να φθάσουμε αυτά τα μεγέθη. Ας μην ξεχνούμε όμως ότι το Ευρωπαϊκό Ινστιτούτο Βιοπληροφορικής είναι μέρος του EMBL, στο οποίο ανήκει και συνεισφέρει και η χώρα μας. Κατά συνέπεια δεν θα υπήρχε λόγος να ανταγωνιστούμε τέτοιες προσπάθειες διεθνούς κλίμακας στις οποίες ήδη συμμετέχουμε. Πάντως η βιοπληροφορική μπορεί να ασκηθεί και σε μικρότερες κλίμακες. Οπως προανέφερα, η υλικοτεχνική υποδομή, η οποία σας θυμίζω ότι στην Ελλάδα κάθε άλλο παρά ευκαταφρόνητη είναι στον τομέα των ηλεκτρονικών υπολογιστών, είναι μόνο η μία από τις προϋποθέσεις για την ανάπτυξη της βιοπληροφορικής. Ενας άλλος όμως κρίσιμος παράγοντας είναι το κατάλληλα εκπαιδευμένο ανθρώπινο δυναμικό το οποίο θα διαθέσει την έμπνευση και τη δημιουργικότητά του. Κατά συνέπεια, ένα περιβάλλον που θα ενθαρρύνει την έρευνα και την εκπαίδευση σε αυτό το πεδίο, καθώς και τη συνεργασία με άλλους τομείς της βιολογίας, της πληροφορικής και της ιατρικής θα ήταν μια απαραίτητη προϋπόθεση για την ανάπτυξη της βιοπληροφορικής στη χώρα μας».
Ποιος είναι
Ο Χρήστος Ουζούνης (φωτογραφία) γεννήθηκε τον Δεκέμβριο του 1965 στην Καβάλα. Αποφοίτησε από το Τμήμα Βιολογίας του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου και συνέχισε τις σπουδές του στη Βρετανία. Ειδικότερα, στο Πανεπιστήμιο του Γιορκ ειδικεύθηκε στη Βιολογική Υπολογιστική, ενώ στο Πανεπιστήμιο του Αμπερντίν στην Τεχνολογία της Βιοπληροφορικής. Εκπόνησε τη διδακτορική διατριβή του στο Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας (EMBL) στη Χαϊδελβέργη της Γερμανίας και στο Πανεπιστήμιο του Γιορκ.
Στη συνέχεια εργάστηκε ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στο EMBL και στο Κέντρο Τεχνητής Νοημοσύνης (Artificial Intelligence Centre, ΑΙ Centre) του Πανεπιστημίου Stanford της Καλιφόρνιας. Από το 1997 διευθύνει το Τμήμα Υπολογιστικής Γενομικής (Computational Genomics) του Ευρωπαϊκού Ινστιτούτου Βιοπληροφορικής.
Από τα ιδρυτικά μέλη της Διεθνούς Ενωσης για την Υπολογιστική Βιολογία (International Society for Computational Biology), o Χρήστος Ουζούνης είναι υπεύθυνος έκδοσης της επιστημονικής επιθεώρησης «Bioinformatics» των Πανεπιστημιακών Εκδόσεων της Οξφόρδης. Είναι επίσης μέλος διαφόρων επιστημονικών εταιρειών και έχει συγγράψει πληθώρα επιστημονικών άρθρων.
