جائزة نوبل في الطب مخصصة للاعبين

ويسعى باحثون من جامعة واشنطن إلى تسخير مهارات ودوافع هؤلاء اللاعبين من أجل الوصول إلى اكتشافات طبية جديدة على أرض الواقع

لقد أمضى لاعبو الكمبيوتر المستمرون (اللاعبون) سنوات عديدة من القوة العقلية الجماعية في محاولة إنقاذ الأميرات المنكوبات وحماية الأرض من الغزو الفضائي. كل هذا أمام شاشة الكمبيوتر. لكن الآن يحاول باحثون من جامعة واشنطن تسخير مهارات ودوافع هؤلاء اللاعبين من أجل الوصول إلى اكتشافات طبية جديدة على أرض الواقع.

هناك لعبة جديدة تسمى Foldit تحول العمل المعقد المتمثل في طي البروتينات إلى رياضة تنافسية. ترشد الخطوات الأولى اللاعبين وتعلمهم القوانين المطابقة لقوانين الفيزياء والكيمياء، والتي تتسبب في التفاف خيوط البروتين وتجعيدها إلى أشكال ثلاثية الأبعاد معقدة بشكل لا يصدق.

هناك الملايين من الاحتمالات لطي أي بروتين، ولكن عادةً لا يمكنه القيام بعمله في الجسم إلا عندما يتم طيه بالطريقة الصحيحة تمامًا. على الرغم من أننا نعرف تسلسل الحمض النووي للعديد من البروتينات، إلا أننا ما زلنا لا نعرف كيف تتشكل في الأشكال المعقدة التي تسمح لها بأداء عملها في الخلايا والجسم. وبما أن معظم العمليات في الخلايا البشرية يتم تنفيذها بواسطة البروتينات، فإن فهم الطريقة التي تطوي بها وتنظمها يمكن أن يقفز بالعلوم الطبية إلى الأمام في سنوات عديدة.

يقول زوران بوبوفيتش، الأستاذ المشارك في جامعة واشنطن للهندسة وعلوم الكمبيوتر وأحد مؤلفي البحث: "نأمل في تغيير الطريقة التي يتم بها إجراء العلوم، ومن يقوم بها". "هدفنا النهائي هو جعل الأشخاص العاديين يمارسون اللعبة، وفي نهاية المطاف يتم ترشيحهم لجائزة نوبل."

تحاول عمليات المحاكاة الحاسوبية حاليًا معالجة جميع الأشكال الممكنة من البروتينات، لكن هذه المشكلة الرياضية معقدة للغاية لدرجة أنه حتى لو عملت جميع أجهزة الكمبيوتر في العالم عليها معًا، فسيستغرق حلها مئات السنين. في عام 2005، قام ديفيد بيكر، أستاذ الكيمياء الحيوية في جامعة واشنطن، بتطوير مشروع يسمى Rosetta@home، والذي يستخدم القوة الحاسوبية لأجهزة الكمبيوتر حول العالم لحل مشكلة طي البروتين. ولكن حتى الـ 200,000 ألف متطوع المتفانين الذين تبرعوا بوقتهم الحاسوبي لهذه القضية ليسوا كافيين لحل هذه المشكلة.

يقول بيكر: "هناك الكثير من الخيارات التي يمكن للكمبيوتر أن يتصفحها جميعًا". "يعمل أسلوب Rosetta@home بشكل جيد مع البروتينات الصغيرة، ولكن كلما زاد حجم البروتين، أصبح أكثر صعوبة وغالبًا ما تفشل أجهزة الكمبيوتر."

استخدم مشروع روزيتا لعرض أشكال البروتينات التي كان الكمبيوتر يعمل عليها كشاشة توقف. يقول بيكر إنه تلقى رسائل بريد إلكتروني من أشخاص قالوا إنهم يستطيعون معرفة كيفية طي البروتين، لكنهم يشعرون بالإحباط بسبب عدم قدرتهم على نقل التعليمات إلى البرنامج. ولدت فكرة لعبة Foldit، من بين أمور أخرى، من هؤلاء الأشخاص.

تستخدم اللعبة نفس برنامج طي البروتين الذي يستخدمه مشروع Rosetta، لكنه يسمح للاعبين بالتلاعب بالبروتينات المعروضة على الشاشة بأنفسهم. تستفيد اللعبة من القدرة الطبيعية للبشر على حل المشكلات في بيئة ثلاثية الأبعاد - وهي ميزة يصعب جدًا نقلها إلى أجهزة الكمبيوتر.

يقول بيكر: "الأشخاص الذين يستخدمون حدسهم قد يتوصلون إلى الإجابة الصحيحة في وقت أقصر بكثير". المهارات البديهية المطلوبة من لاعب Foldit الجيد ليست بالضرورة هي نفس المهارات المطلوبة من علماء الأحياء أو العلماء. يقول بيكر إن ابنه البالغ من العمر 13 عامًا أسرع منه في طي البروتينات. والبعض الآخر قد يكون أسرع.

يقول بيكر: "أتخيل أن هناك صبياً يبلغ من العمر 12 عاماً في إندونيسيا يمكنه رؤية كل هذا في رأسه". ويأمل الباحثون في تطوير العلوم من خلال اكتشاف مواهب غير عادية في طي البروتين، والذين لديهم القدرة بشكل طبيعي على رؤية البروتينات في ثلاثة أبعاد. يقول بوبوفيتش: "يستطيع بعض الأشخاص مجرد إلقاء نظرة على لعبة ما، وفي أقل من دقيقتين يحصلون على أعلى الدرجات". "إنهم لا يستطيعون حتى شرح ما يفعلونه، لكنهم بطريقة ما قادرون على القيام بذلك."

نظرة على اللعبة نفسها تكشف عن نسخة معقدة بشكل خاص من 3D Tetris. تكتظ الشاشة بالأوراق والحبال والأشكال الهندسية ذات الألوان المختلفة، ويجب على اللاعب تحريكها بالطريقة الصحيحة من أجل التقدم إلى المستوى التالي. تمثل المراحل الحالية تحديًا للبروتينات ذات البنية المعروفة، ولكن بدءًا من هذا الأسبوع، سيسمح المطورون لعامة الناس بالوصول المجاني إلى اللعبة، وسيقدمون بروتينات ذات بنية غير معروفة للعلم. بالإضافة إلى ذلك، ابتداءً من هذا الأسبوع، ستتنافس فرق من لاعبي Foldit مع فرق بحثية أخرى حول العالم، في البطولة الكبرى لتركيب البروتين، والتي ستقام كل عامين.

وفي غضون أشهر قليلة، يخطط المطورون لإضافة تحديات جديدة إلى Foldit. ومن بين أمور أخرى، يعتزمون تقديم إمكانية إنشاء بروتينات جديدة نرغب في الحصول عليها. يمكن لهذه الإنزيمات الجديدة تحليل النفايات الصناعية، على سبيل المثال، أو امتصاص ثاني أكسيد الكربون من الهواء. ورغم أن بيكر نجح مؤخرًا في تخليق إنزيمين جديدين، بالتعاون مع مجموعة دان توفيق من معهد وايزمان وكيندال هوك من جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس، إلا أن التخطيط لهذه الإنزيمات تم بمساعدة حواسيب فائقة القوة للغاية وتطلب الأمر الكثير من الوقت. يأمل مطورو اللعبة أن يتمكن اللاعبون البشريون من حل المشكلة بسرعة وكفاءة.

في نهاية المطاف، يأمل الباحثون أن يتمكنوا من التعامل مع مشكلة طبية موجودة، مثل فيروس نقص المناعة البشرية، وتقديمها كتحدي للاعبين. سيتعين على اللاعبين من جميع أنحاء العالم تصميم بروتين ذو شكل خاص يمكنه الارتباط ببروتينات الفيروس وشلها. سيتم تصنيع المخططات الأكثر نجاحًا في مختبر بيكر واختبارها في لوحات النمو. سيتم التعرف على اللاعبين الحاصلين على درجات عالية للغاية في المقالات العلمية التي من المرجح أن يتم نشرها في أهم المجلات العلمية في العالم. والأهم من ذلك أنهم سيتمكنون من المشاركة في الجهد العلمي العالمي لتعزيز الصحة والعلوم - وكل هذا دون الحاجة إلى الحصول على درجة البكالوريوس.

يمكن تنزيل اللعبة مجانًا على الموقع غلفه.

فيديو تجريبي للعبة

تعلم كيفية لعب لعبة طي البروتين المتخصصة

للحصول على معلومات على موقع جامعة واشنطن