Ο εξέχων καθηγητής του ΜΙΤ περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο η ΤΝ επηρεάζει τις έρευνες στον χώρο της Υγείας, ξεκινώντας από την εκ βάθρων αναδιάρθρωση της Βιολογίας και της Ιατρικής.

Ο 48χρονος σήμερα και Λέσβιος στην καταγωγή (Καμβυσέλλης, το «ελληνικό» επίθετό του) καθηγητής Επιστήμης Υπολογιστών και Υπολογιστικής Βιολογίας στο ΜΙΤ, επικεφαλής του Computational Biology Group εκεί και μέλος του Broad Institute σε MIT και Harvard, Μανώλης Κέλλης χαράσσει τη δική του, σημαντική ερευνητική πορεία στις ΗΠΑ εστιάζοντας σε ευρύτατη γκάμα θεμάτων, από το Alzheimer και τον καρκίνο ως την παχυσαρκία, τις ψυχιατρικές διαταραχές και τη γήρανση.

Πολυγραφότατος και πολυβραβευμένος, ο τακτικός επισκέπτης της χώρας μας δέχτηκε να μιλήσει στο netweek για τις εντυπωσιακές ανατροπές που φέρνει η Τεχνητή Νοημοσύνη στην Υγεία.

Ποιος ο ρόλος της ΤΝ στον χώρο της υγείας, των νέων φαρμάκων και των καινοτόμων θεραπειών, αλλά και στην παράταση του χρόνου ζωής των ανθρώπων;
Η Τεχνητή Νοημοσύνη αναδιαμορφώνει εκ βάθρων Βιολογία και Ιατρική, επιτρέποντάς μας να μάθουμε τις πολλές «γλώσσες της ζωής». Η ομάδα μας εργάζεται για την ενοποίηση αυτών των βιολογικών μορφών πληροφορίας. Αναπτύσσουμε μια «μηχανή συλλογιστικής» που ενσωματώνει κύτταρα, πρωτεΐνες, φάρμακα, φαινότυπους και παθήσεις σε έναν κοινό χώρο. Αξιοποιώντας γραφικά νευρωνικά δίκτυα, μηχανισμούς προσοχής και πολυτροπικές ενσωματώσεις, η ΤΝ μπορεί να διασχίζει τις κλίμακες της βιολογίας: να προβλέπει συνδέσεις φαρμάκου–νόσου, να αναγνωρίζει κοινούς μηχανισμούς και να πλοηγείται στη «γλώσσα της βιολογίας».

Παράλληλα, εφαρμόζουμε την ΤΝ στη νευροεπιστήμη ακριβείας, όπου οργανοειδή και επαναπρογραμματισμένοι νευρώνες των ασθενών μάς επιτρέπουν να μελετάμε παθήσεις του εγκεφάλου, με τρόπους αδύνατους ως τώρα. Συνδυάζοντας μεταγραφικές υπογραφές, ηλεκτροφυσιολογικά δεδομένα και αποκρίσεις σε φάρμακα από αυτά τα ex vivo μοντέλα, μπορούμε να συνδέουμε γονότυπο, φαινότυπο και θεραπευτική απόκριση σε επίπεδο κυττάρου. Εδώ, η ΤΝ είναι αναντικατάστατη: ενσωματώνει πολυτροπικά δεδομένα, αναγνωρίζει μηχανιστικά χαρακτηριστικά και ιεραρχεί τις ουσίες που είναι πιθανότερο να αποκαταστήσουν μια λειτουργία. Ο αντίκτυπος εκτείνεται παντού: από την κατανόηση των μηχανισμών της νόσου και την ταυτοποίηση γονιδίων και πρωτεϊνών-στόχων ως την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών προσεγγίσεων. Η ΤΝ είναι η ενοποιητική δύναμη που καθιστά εφικτή αυτή την κλιμάκωση και ακρίβεια.

Με ποιους τομείς / ασθένειες ασχολείστε εσείς, στο Εργαστήριο; Ποιά είναι η προσέγγισή σας; Υπάρχουν κοινά σημεία, που διευκολύνουν την αντιμετώπισή τους;
Εστιάζουμε στη νόσο Alzheimer, τον καρκίνο, την παχυσαρκία, τις ψυχιατρικές διαταραχές και τη γήρανση. Αν και φαινομενικά, είναι διαφορετικές παθήσεις, μοιράζονται πολλά βιολογικά χαρακτηριστικά: απορρύθμιση γονιδιακών κυκλωμάτων, εξασθενημένη κυτταρική ανθεκτικότητα, μεταβολικές δυσλειτουργίες και ανοσολογικές διαταραχές. Η προσέγγισή μας είναι να ανιχνεύουμε την πορεία της νόσου από τους γενετικούς παράγοντες ως τις συστημικές εκδηλώσεις. Χαρτογραφούμε γενετικές παραλλαγές, ταυτοποιούμε γονίδια-στόχους, αναλύουμε ρυθμιστικούς μηχανισμούς και ακολουθούμε την αλυσίδα μέσω κυκλωμάτων, φαινοτύπων και πιθανών σημείων παρέμβασης.

Τελικά, πόσο επιταχύνει η ΤΝ την έρευνα στην υγεία και με ποιους τρόπους;
Η επιτάχυνση προκύπτει από την αναπαράσταση, την ενοποίηση και την πρόβλεψη. Η ΤΝ αποκαλύπτει τα δομικά στοιχεία της βιολογίας, τα συνδέει μέσω γραφημάτων γνώσης και δημιουργεί πράκτορες και ροές εργασίας για να εξερευνήσει παρεμβάσεις. Στην πράξη, ενσωματώνουμε μονοκυταρικά προφίλ, απεικόνιση ασβεστίου, ηλεκτροφυσιολογία και γενετική εντοπίζοντας εξατομικευμένες αποκρίσεις σε φάρμακα στο εργαστήριο. Εκπαιδεύουμε ενιαίες αναπαραστάσεις μορίων, κυττάρων και φαινοτύπων, που επιτρέπουν την «μηδενικής εκκίνησης» (zero-shot) ανακάλυψη νέων συσχετισμών φαρμάκου–νόσου. Στην ογκολογία, χρησιμοποιούμε την ΤΝ για να εντοπίζουμε ευκαιρίες επανατοποθέτησης φαρμάκων, χαρτογραφώντας το χημικό τοπίο και τις δομές πρωτεϊνών. Αυτές οι προσεγγίσεις παρακάμπτουν το αργό, αποσπασματικό ‘trial-and-error’ μοντέλο και δημιουργούν συστηματικά, κλιμακούμενα πλαίσια, όπου οι υποθέσεις ελέγχονται εικονικά πριν από την πειραματική ή κλινική επικύρωση. Συνοπτικά, η ΤΝ μπορεί να συμπυκνώσει δεκαετίες σταδιακής προόδου σε λίγα χρόνια.

Η αντιμετώπιση των ασθενειών σημαίνει, αναμφίβολα, και επιμήκυνση του προσδόκιμου ζωής – τα παιδιά μας πόσο θα ζούνε;
Η απάντηση εξαρτάται τόσο από τις επιστημονικές ανακαλύψεις όσο κι από προσωπικές επιλογές. Κάθε δεκαετία επιπλέον μακροζωίας απαιτεί νέες ανακαλύψεις, θεραπείες και προσεγγίσεις. Η πρόοδος στην αναζωοογονητική βιολογία, οι ανοσοθεραπείες και η ‘επιδιόρθωση’ κυκλωμάτων θα μπορούσαν να προσθέσουν δεκαετίες υγιούς ζωής. Όμως, η επιστήμη είναι μόνο το μισό. Οι επιλογές τρόπου ζωής –υγιεινή διατροφή, άσκηση, επαρκής ύπνος, κοινωνική ζωή και ψυχική ευεξία- αποτελούν ουσιαστικό πολλαπλασιαστή της βιοϊατρικής προόδου. Ακόμα και τα καλύτερα φάρμακα δεν μπορούν να υποκαταστήσουν τις συνήθειες. Όσο για τις προβλέψεις, διαφέρουν: κάποιοι μιλούν για 5–10 χρόνια, άλλοι για ριζική επιμήκυνση.

Η δική μου θέση είναι ρεαλιστική: η επιστήμη θα μας επιτρέψει να επιβραδύνουμε ή να αντιστρέψουμε γνωρίσματα της γήρανσης, αλλά τα οφέλη θα κατανέμονται άνισα. Μεγαλύτερα κέρδη θα δουν όσοι συνδυάσουν νωρίς επιστήμη και τρόπο ζωής.

Όμως, αυτή η πρόοδος πιθανότατα συνοδεύεται από κινδύνους, λάθη, αστοχίες, θέματα ethics κλπ. που προϋποθέτουν πολύ σοβαρούς ελέγχους, σωστά;
Αναφίβολα! Κίνδυνοι υπάρχουν σε κάθε επίπεδο: μεροληπτικά μοντέλα, λανθασμένες ερμηνείες, υπερεκτιμήσεις αποτελεσματικότητας και ακούσιες παρενέργειες. Απαιτούνται αυστηροί έλεγχοι και πλαίσια επικύρωσης. Εμείς χρησιμοποιούμε πολυκλιμακωτές πλατφόρμες δοκιμών. Τα οργανοειδή, για παράδειγμα, μας επιτρέπουν να δοκιμάζουμε φάρμακα σε ιστούς ασθενών πριν από τις κλινικές δοκιμές, μειώνοντας τον κίνδυνο. Στην εφαρμογή της ΤΝ περιλαμβάνονται ενότητες διαφάνειας, αιτιότητας και ελέγχου. Παράλληλα, πρέπει να εξελιχθεί και η εποπτεία σε θέματα ηθικής, διασφαλίζοντας δικαιοσύνη, ισότητα και υπεύθυνη εφαρμογή. Κινδυνοι υπάρχουν, αλλά η ιστορία έχει δείξει ότι η ανθρωπότητα ξεπέρασε μεγαλύτερες προκλήσεις. Συνδυάζοντας πειραματικές πλατφόρμες και ΤΝ, μπορούμε να μειώσουμε την αβεβαιότητα, να προσωποποιήσουμε τις παρεμβάσεις μας και να ‘χτίσουμε’ μια ασφαλέστερη πορεία προς τα εμπρός.

Μιλώντας ως καθηγητής, τι ελπίδες και προοπτικές μπορούν να δώσουν όλα αυτά στη νέα γενιά;
Η νέα γενιά θα κληρονομήσει έναν κόσμο βαθιά μεταχηματισμένο από την ΤΝ. Το 2050 οι δουλειές του 2025 θα φαίνονται πρωτόγονες. Οι προκλήσεις είναι τεράστιες – ασθένειες, γήρανση, κλίμα, παθογένειες, ενέργεια, ωκεανοί, εκπαίδευση, ανθρώπινες σχέσεις. Η ΤΝ είναι η καλύτερη ελπίδα για την αντιμετώπισή τους. Προσβλέπω σε ένα μέλλον όπου η εργασία θα βιώνεται ως δημιουργία κι όχι αγγαρεία, όπου η χαρά θα αντικαθιστά τη μονοτονία. Η εκπαίδευση θα είναι εξατομικευμένη, βασισμένη στην κατάκτηση γνώσης, χέρι—χέρι με τους δασκάλους. Η ΤΝ και το AGI θα είναι συνεργάτες, όχι εχθροί – μια συν-νοημοσύνη. Η υγεία θα βασίζεται στην πρόληψη, την αναζωογόνηση και τη μακροζωία. Αυτό το όραμα δεν είναι δεδομένο – απαιτεί ενεργή συμμετοχή. Οι μαθητές που θα αξιοποιήσουν την ΤΝ θα ‘απογειωθούν’ – όσοι την αγνοήσουν, ίσως μείνουν πίσω. Αλλά η δυνατότητα είναι μοναδική: μια γενιά θα έχει στη διάθεσή της τη γνώση, αλλά και τα εργαλεία για να την εφαρμόσει παγκόσμια.

Πού θα είμαστε σε πέντε χρόνια από σήμερα;
Σε πέντε χρόνια, ο κόσμος θα είναι ταυτόχρονα ίδιος και διαφορετικός. Πολλές δουλειές θα έχουν αλλάξει, κάποιες θα αυτοματοποιηθούν, άλλες θα επανασχεδιαστούν. Θα υπάρξει αναταραχή – ανεργία, ανισότητες, αντιστάσεις στην αλλαγή, αλλά η ανθρωπότητα θα προσαρμοστεί. Το AGI παραμένει φιλόδοξος στόχος. Είναι πιθανό να πετύχουμε υπερ-ευφυΐα σε τομείς όπως η ανακάλυψη φαρμάκων, η αναδίπλωση πρωτεϊνών ή η σύνθεση χημικών, πολύ πριν το AGI. Το ζήτημα δεν είναι «πότε» θα διαχυθεί η γνώση, αλλά «πώς». Η μεγαλύτερη απειλή παραμένει η λανθασμένη χρήση (προκατάληψη, εκμετάλλευση, παραπληροφόρηση) – η σωστή (δημιουργικότητα, συνεργασία, ανακάλυψη) παραμένει η μεγαλύτερη υπόσχεση.

Σε πέντε χρόνια αναμένω η ΤΝ να είναι παντού ως συνεργάτης, δάσκαλος και βοηθός ενισχύοντας, αλλά όχι αντικαθιστώντας τους ανθρώπους. Θα προσεγγίζουμε το AGI σε κάποιους τομείς, όμως ο πραγματικός μετασχηματισμός θα είναι η διάχυση της γνώσης και των νέων δυνατοτήτων στο σύνολο της κοινωνίας.