פרס הנובל ברפואה שמור לגיימרים

חוקרים מאוניברסיטת וושינגטון מבקשים לרתום את המיומנויות והמוטיבציה של אותם גיימרים על-מנת להגיע לתגליות רפואיות חדשות במציאות

שחקני מחשב מתמידים (גיימרים) השקיעו שנים רבות של כוח-מוח קולקטיבי בנסיונות לחלץ נסיכות במצוקה ולהגן על כדור-הארץ מפלישת חייזרים. כל זאת, מול מסך המחשב. אך עתה מנסים חוקרים מאוניברסיטת וושינגטון לרתום את המיומנויות והמוטיבציה של אותם גיימרים על-מנת להגיע לתגליות רפואיות חדשות במציאות.

משחק חדש הנקרא Foldit (קפל אותו!) הופך את הפעולה המסובכת של קיפול חלבונים לספורט תחרותי. השלבים הראשונים מנחים את השחקנים ומלמדים אותם את החוקים, הזהים לחוקי הפיזיקה והכימיה אשר גורמים לגדילי החלבונים להסתלסל ולהתקרזל לצורות תלת-מימדיות סבוכות להפליא.

קיימות מליוני אפשרויות לקיפולו של כל חלבון, אך בדרך-כלל הוא יכול לבצע את פעולתו בגוף רק כאשר הוא מקופל בדיוק בצורה הנכונה. למרות שאנו מכירים את רצפי הדנ”א של חלבונים רבים, עדיין איננו יודעים כיצד הם מתקפלים לצורות המורכבות המאפשרות להם לבצע את פעולתם בתאים ובגוף. מכיוון שרוב הפעולות בתאים האנושיים מבוצעות על-ידי החלבונים, הבנת הדרך בה הם מתקפלים ומתארגנים יכולה להקפיץ את מדע הרפואה קדימה בשנים רבות.

“אנו מקווים לשנות את הדרך בה מדע נעשה, ועל-ידי מי הוא נעשה,” אומר זוראן פופוביץ’, פרופסור חבר באוניברסיטת וושינגטון להנדסת ומדעי המחשב ואחד מכותבי המאמר. “מטרתנו הסופית היא לגרום לכך שאנשים רגילים ישחקו במשחק, ובסופו של דבר יהיו מועמדים לזכיה בפרס הנובל.”

סימולציות ממוחשבות מנסות לעבד כיום את כל צורות החלבונים האפשריות, אך בעיה מתמטית זו סבוכה כל-כך שגם אם יעבדו עליה כל המחשבים בעולם ביחד, עדיין ידרשו מאות שנים לפתירתה. ב- 2005 פיתח דיוויד בייקר, פרופסור לביוכימיה באוניברסיטת וושינגטון, פרוייקט הנקרא Rosetta@home, המנצל את כוח המיחשוב של מחשבים ברחבי העולם לפתרון בעיית קיפול החלבונים. אך לפתרון בעיה זו אין די אפילו ב- 200,000 המתנדבים המסורים שתרמו את זמן המחשוב שלהם למטרה.

“יש יותר מדי אפשרויות מכדי שהמחשב יוכל לעבור על כל אחת ואחת,” אומר בייקר. “גישת ה- Rosetta@home עובדת יפה על חלבונים קטנים, אך ככל שהחלבון נעשה גדול יותר ויותר זה נהיה קשה יותר והמחשבים נכשלים לעיתים קרובות.”

פרוייקט הרוזטה נהג להציג את צורות החלבונים עליהן המחשב עבד כשומר מסך. בייקר מספר כי קיבל אי-מיילים מאנשים שסיפרו כי הם יכולים להבין באיזו צורה צריך החלבון להתקפל, אך מתוסכלים מחוסר יכולתם להעביר את ההוראות לתוכנה. הרעיון למשחק Foldit נולד, בין השאר, מאותם אנשים.

המשחק מנצל את אותה תוכנה לקיפול חלבונים בה משתמש פרוייקט הרוזטה, אך הוא מאפשר לשחקנים לתפעל בעצמם את החלבונים המוצגים על המסך. המשחק מנצל את יכולתם הטבעית של בני-אדם לפתור בעיות בסביבה תלת-מימדית – תכונה שקשה מאד להקנות למחשבים.

“אנשים המשתמשים באינטואיציה שלהם עשויים לעלות על התשובה הנכונה בזמן קצר בהרבה,” אומר בייקר. המיומנויות האינטואיטיביות הדרושות משחקן טוב של Foldit אינן בהכרח זהות למיומנויות הדרושות מביולוגים או מדענים. בייקר אומר שבנו בן ה- 13 מהיר יותר בקיפול חלבונים ממנו. אחרים עשויים להיות מהירים אף יותר.

“אני מדמיין כי קיים ילד בן 12 באינדונזיה שיכול לראות את כל זה בראש שלו,” אומר בייקר. החוקרים מקווים לקדם את המדע על-ידי גילוי כשרונות יוצאי דופן בקיפול חלבונים, המסוגלים באופן טבעי לראות חלבונים בתלת-מימד. “חלק מהאנשים מסוגלים פשוט להסתכל במשחק, ותוך פחות משתי דקות לקבל את הניקוד הגבוה ביותר,” אומר פופוביץ’. “הם לא יכולים אפילו להסביר מה הם עושים, אבל איכשהו הם מסוגלים לעשות את זה.”

הצצה במשחק עצמו חושפת גרסה מסובכת במיוחד של טטריס תלת-מימדי. יריעות, חבלים וצורות גיאומטריות בצבעים שונים גודשות את המסך, והשחקן חייב להזיז אותן בצורה הנכונה על-מנת לעלות לשלב הבא. השלבים הנוכחיים מביאים כאתגר חלבונים בעלי מבנה ידוע, אך החל מהשבוע הנוכחי המפתחים יאפשרו לציבור הרחב גישה חופשית למשחק, ויציעו חלבונים שמבניהם אינם ידועים למדע. בנוסף, החל מהשבוע, קבוצות של שחקני Foldit יתמודדו מול קבוצות מחקר אחרות ברחבי העולם, באליפות מבנה-החלבונים הגדולה, שתיערך מדי שנתיים.

תוך מספר חודשים המפתחים מתכננים להוסיף אתגרים חדשים ל- Foldit. בין היתר הם מתכוונים להציע אפשרות ליצירת חלבונים חדשים שהיינו רוצים שיהיו קיימים. אנזימים חדשים אלו יוכלו לפרק פסולת תעשייתית, למשל, או לספוג פחמן דו-חמצני מהאוויר. בייקר אמנם הצליח לאחרונה ליצור שני אנזימים חדשים, בשיתוף פעולה עם קבוצתו של דן תופיק ממכון ויצמן וקנדאל האוק מאוניברסיטת קליפורניה לוס-אנג’לס, אך תכנון אנזימים אלו נעשה בעזרת מחשבי-על חזקים במיוחד ודרש זמן רב. מפתחי המשחק מקווים כי שחקנים אנושיים יוכלו להביא לפתרון הבעיה במהירות וביעילות.

בסופו של דבר, החוקרים מקווים כי הם יוכלו לקחת בעיה רפואית קיימת, כגון וירוס ה- HIV, ולהציג אותה כאתגר עבור השחקנים. השחקנים מכל העולם יצטרכו לתכנן חלבון בעל צורה מיוחדת שיוכל להיצמד לחלבונים של הוירוס ולשתק אותם. התרשימים המוצלחים ביותר יסונתזו במעבדתו של בייקר ויבחנו בצלחות גידול. שחקנים בעלי ניקוד גבוה במיוחד יזכו בהכרה במאמרים מדעיים שקרוב לוודאי שיתפרסמו בכתבי-העת המדעיים החשובים בעולם. חשוב מכך, הם יזכו להשתתף במאמץ המדעי הכלל-עולמי לקידום הבריאות והמדע – וכל זאת מבלי שידרש מהם אפילו תואר ראשון.

את המשחק ניתן להוריד בחינם באתר fold.it.

סרטון הדגמה של המשחק

ללמוד כיצד משחק מקפל חלבונים מומחה במשחק

לידיעה באתר אוניברסיטת וושינגטון