Vznikly nové vědní obory přinášející obrovské množství informací
Každá revoluce potřebuje své otce, podhoubí připravených a dav epigonů. Nejinak je tomu v biologii. Objev struktury DNA od základu změnil pohled na dědičnost a umožnil biologům vyvinout škálu technik, jak život pozorovat a měnit. V biomedicínských časopisech od té doby vyšlo na patnáct milionů článků. V tomto informačním oceánu se nelze bezchybně orientovat. Moře informačního balastu je prošpikované ostrovy pozitivní deviace. Najít tyto ostrovy a spojit je v pevninu patří nevyhnutelně k nadlidským úkolům. Existuje však několik možností, jak obejít nejzbytečnější.
Čtyři možnosti.
Za prvé vyhledávacími programy, které podobně jako třeba Google do jisté míry odstraňují zrno od plev. Za druhé klasifikací časopisů - citačním indexem -, za níž se skrývají zástupy editorů a takzvaný peer review styl a která oceňuje a hlídá kvalitu informace. Za třetí shrnujícími články, ve kterých je předžvýkán a sumarizován vývoj v určitém vědním oboru. A za čtvrté vysokým stupněm spolupráce a přímou výměnou informací, jež lze zaznamenat na vědeckých konferencích nebo na internetových chatech.
Biologický informační oceán.
Nechtěný defekt molekulární revoluce je všeobecná specializace, kdy se většina vědců zabývá omezenými technikami velmi dílčími cíli. Interdisciplinarita je vzácný a mnohdy prázdný pojem. Pracím tudíž chybí přesah. Umělé zásahy státu do výzkumu, které se snaží jeho odvětví propojovat, končí vesměs fiaskem, a to i kvůli složité evaluaci výsledků takových projektů. Informační oceán tedy narůstá a stává se stále nepřehlednější a nespojitější. Zvlášť od poloviny devadesátých let, kdy s rozvojem HTT metod (High Throughput Technologies) generujících obrovské množství kvalitních informací dosáhl opravdu galaktických rozměrů. HTT, které se vyvinuly díky pokroku v jemných technologiích (lasery, roboti, optika, nanotechnologie, komunikace, počítače) a informatice (zpracování velkých objemů dat), s sebou přinesly objevy úplně jiného charakteru a umožnily vznik nových vědních odvětví, například genomiky.
Nová odvětví.
Ta se zabývá přečtením a analýzou naší dědičné informace. V důsledku automatizace čtení DNA byl během několika let dešifrován genom nejen kvasinky, člověka či červa, ale i tisíců náhodně posbíraných organismů v Sargasovém moři, neandrtálce nebo nádorové buňky. Další z nových odvětví transkriptomika se soustřeďuje na aktivitu těchto genomů a zkoumá, jak jsou jednotlivé geny zapínány, nebo vypínány za určitého stavu, například po podání nějakého léku. Používá metodu takzvaných DNA čipů, jimiž lze sledovat aktivitu až 100 000 různých částí genů. Relativně malý experiment tak během několika dnů vygeneruje gigabity dat. Transkriptomika dokáže klasifikovat nádory podle jejich citlivosti na různou chemoterapii. Touto metodikou je již dnes možné u některých nádorů předejít použití špatného chemoterapeutika - jen by to asi trochu vyčerpalo konto VZP.
Návrat na začátek.
Zmíněných -omik (genomika, transktiptomika) vznikl velký počet a jejich společným jmenovatelem je geneze obrovského množství dat. Informací, které dnes nikdo neumí dostatečně propojit a využít. Proto v důsledku společného evolučního procesu techniky, biologického vědění a informatiky nastává revoluce a vzniká nový obor - systémová biologie. Jeho krédem je za použití interdisciplinárních metod získat, integrovat a analyzovat komplexní data získaná z různých zdrojů.
Systémová biologie se vrací obloukem do dřevních dob molekulárního studia živých organismů, do období počátků enzymatické kinetiky, neurofyziologie či kybernetiky. Model přenosu vzruchu po nervovém vláknu z roku 1952 nebo první počítačový model bušícího srdce z roku 1960 jsou předobrazy současných systémových modelů. Tyto práce byly posléze odsunuty na okraj v důsledku nástupu molekulárních metod a období detailních popisů funkcí jednotlivých genů či proteinů. Více však znamená více.
Metody odhalování.
Experimentální procedury byly v devadesátých letech automatizovány a miniaturizovány. Objevuje se již zmíněná funkční genomika a s ní schopnost produkovat mnohem celistvější obraz toho, co se vlastně v buňkách děje. Zmíněnými DNA čipy lze sledovat aktivitu jednotlivých genů, hmotnostní spektrometrií pak činnost a kvantitu všech bílkovin v buňce. Jiné metody jsou zase s to odhalit v celobuněčném měřítku vzájemné interakce bílkovin, přítomnost všemožných cukrů či tuků a podobně. Výsledkem jsou relativně úplné obrazy z různých pohledů na tutéž krajinu. Lze si je představit jako soubor tematických map, z nichž je možné přesně zjistit, kde se co nachází, nebo na kterém místě je čeho více, či méně. Systémová biologie se snaží tyto mapy překrývat a pomocí matematických a modelačních metod mezi nimi vytvářet spojnice.
Institucionalizace.
Bod na takové systémové mapě má pak mnohem větší informační hodnotu. Když například takto popíšeme nádorovou buňku, můžeme snadno odhalit její slabá místa. Obrovský dopad lze očekávat ve farmakologii. Už dnes se provádějí experimenty, které zkoumají účinek desítek tisíc organických látek na buněčné procesy. To, co by dříve jednomu vědci zabralo půl života, dnes trvá několik dnů. Tento boom se odráží jak v akademické, tak v industriální či komerční sféře. V roce 2000 otevírá doyen molekulární biologie Leroy Hood v Seattlu Institut systémové biologie. Krátce nato vzniká v Tokiu jeho japonská obdoba. Od té chvíle byly založeny desítky bioinformatických center a institutů na zelené louce či v rámci zavedených univerzit. Institut v Seattlu stál také u zrodu společnosti Seattle Accelerator, inkubátoru nových firem využívajících metod systémové biologie.
Nedostatečný přístup firem.
Seattle Acceleratore je firma, která vznikla v roce 2003 a podporují ji společnosti rizikového kapitálu. Má za úkol vhodným způsobem komercializovat objevy Hoodova institutu. Jednou z prvních firem, která se z tohoto inkubátoru vyčlenila, je Viral Logic System Technology (VLST). Specializuje se na využití virových produktů v léčbě lidských chorob. Nedávno VLST dostala šestnáctou nejvyšší investiční injekci v takzvané sérii B podpory rizikového kapitálu. Nicméně oblast firem napojených na systémovou biologii nebo ji využívajících se v současné době teprve vyvíjí a definuje. Desítky projektů (Entelos, Genomatika, Ariadne Genomics) se snaží uplatnit ve vývoji nových léků, diagnostice či v produkci modelů lidských nemocí. Problémem je, že tyto firmy zatím nedokážou „myslet“ v systémové biologii, pouze využívají některé její aspekty.
Průkopník Leroy Hood.
Stejný problém má i základní výzkum. Špičkové počítačové, matematické a biologické vzdělání doplněné intuitivní schopností řešit problémy se v jedné osobě najde opravdu málokdy, a proto neexistuje jiná možnost, než aby nezávislé okruhy lidí spolu komunikovaly a porozuměly si. Jen tak lze překonat čas, jenž nás dělí od chvíle, kdy do hry vstoupí nová generace biologů, která již bude přemýšlet systémově. Podobně, jako je tomu ve fyzice, kde se objevuje generace, která se narodila s kvantovou mechanikou v krvi.
Leroy Hood je prvním z nich. Protože nevěřil, že lze v prostředí univerzity sestavit tým, který by dokázal řešit komplikované interdisciplinární otázky systémové biologie, odešel z příjemného místa na Washingtonově univerzitě a založil v Seattlu odvětví biologie, které se vzdává titěrného laboratorního života se zkumavkou a jež má zálibu ve vzorcích a diagramech a má perspektivní budoucnost.
