Q&A με τον Bioengineer César de la Fuente – Biomedical Beat Blog – Εθνικό Ινστιτούτο Γενικών Ιατρικών Επιστημών

«Η επιστήμη προσφέρει περιπέτεια και ενθουσιασμό κάθε μέρα. Όταν ξεπερνάτε τα όρια, μπορείτε να πηδήσετε στην άβυσσο νέων περιοχών. Μπορεί να είναι τρομακτικό, αλλά είναι μια απίστευτη ευκαιρία να προσπαθήσουμε να βελτιώσουμε τον κόσμο μας και τις ζωές των ανθρώπων», λέει Cesar de la Fuente, Ph.D., Προεδρικός Επίκουρος Καθηγητής στην Ιατρική Σχολή Perelman και στη Σχολή Μηχανικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια στη Φιλαδέλφεια. Η συνέντευξή μας με τον Δρ. de la Fuente υπογραμμίζει το ταξίδι του να γίνει επιστήμονας και την έρευνά του χρησιμοποιώντας τεχνητή νοημοσύνη να ανακαλύψουν νέα φάρμακα.

Ε: Πώς αρχίσατε να ενδιαφέρεστε για την επιστήμη;

ΕΝΑ: Πάντα με γοήτευε ο κόσμος γύρω μου. Μεγάλωσα σε μια πόλη στη βορειοδυτική Ισπανία, ακριβώς στον Ατλαντικό Ωκεανό. Ως παιδί, πήγαινα στην παραλία για να ερευνήσω τη θάλασσα οργανισμών και φέρτε στο σπίτι κάθε λογής διαφορετικά ψάρια για μελέτη. Η μαμά μου δεν ήταν πολύ χαρούμενη για αυτό! Όλοι γεννιόμαστε επιστήμονες, αλλά τείνουμε να χάνουμε αυτή την περιέργεια καθώς μπαίνουμε στην ενηλικίωση. Το κλειδί είναι να μην χάνουμε την ικανότητά μας να μαθαίνουμε κάθε μέρα.

ΕΡ.: Πώς έγινες επιστήμονας;

ΕΝΑ: Η καριέρα μου ήταν μια προέκταση αυτής της περιέργειας που είχα ως παιδί, αυτού του πάθους να μάθω πώς λειτουργεί ο κόσμος και να προσπαθώ να δημιουργήσω νέα πράγματα. Νομίζω ότι αυτό με πήγε σε διαφορετικές χώρες και διαφορετικά μέρη. διάβασα μικροβιολογία και ανοσολογία στο Πανεπιστήμιο της Βρετανικής Κολομβίας κατά τη διάρκεια του διδακτορικού μου. δουλειά. χρησιμοποιούσα πεπτίδιο μηχανική για να προσπαθήσει να αναπτύξει νέο φάρμακο μόριααλλά ήταν όλα δοκιμαστικά και λάθη και όχι πολύ συστηματικά ή προγραμματιζόμενα.

Άρχισα να σκέφτομαι ότι μου φαινόταν η κατάλληλη στιγμή, με συνεχώς αυξανόμενη υπολογιστική ισχύ, να προσπαθήσω να χρησιμοποιήσω μηχανική μάθηση να ανακαλύψουν νέα φάρμακα. Οι υπολογιστές θα μπορούσαν να κάνουν τη δοκιμή και το σφάλμα για εμάς με πολύ πιο γρήγορο τρόπο από ό,τι μπορούσαμε ποτέ. Πήγα στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT) για τη μεταδιδακτορική μου έρευνα επειδή, εκείνη την εποχή, ήταν η Μέκκα για υπολογιστική βιολογία και χημεία. Οι συνάδελφοί μου και εγώ δημοσίευσε μια εργασία περιγράφοντας, εξ όσων γνωρίζω, το πρώτο αντιβιοτικό που σχεδιάστηκε από υπολογιστή ικανό να θεραπεύσει βακτηριακός μόλυνση σε μοντέλο ποντικιού, το οποίο βοήθησε να ξεκινήσει το πεδίο της τεχνητής νοημοσύνης για την ανακάλυψη αντιβιοτικών.

Πάντα με οδηγούσε η επιθυμία να μάθω και αυτό είναι που με καθοδήγησε σε αυτό το ταξίδι. Τώρα είμαι στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια και το NIGMS έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην καριέρα μου. Τα NIGMS Βραβείο Μεγιστοποίησης Ερευνητών Έρευνας (MIRA) ήταν η πρώτη μου μεγάλη επιχορήγηση, ένα τεράστιο ανακουφιστικό από το άγχος και ένα σημείο καμπής για εμένα ως ερευνητή. Με έκανε να σκεφτώ, «Ουάου, μπορώ να το κάνω αυτό».

ΕΡ.: Ποιες προκλήσεις αντιμετωπίσατε στην καριέρα σας;

ΕΝΑ: Δεν είχα πραγματικά έναν μέντορα που μου είπε: «Αυτές είναι οι επιλογές σου και αυτό πρέπει να κάνεις». Αντίθετα, έπρεπε να δοκιμάσω πολλά διαφορετικά πράγματα. Για παράδειγμα, δεν ήμουν έτοιμος να δεσμευτώ σε ένα συγκεκριμένο μέρος για τον χρόνο που θα χρειαζόταν για να αποκτήσω διδακτορικό, αλλά ήξερα ότι χρειαζόμουν χρήματα και ήθελα να ασχοληθώ με την επιστήμη. Έκανα αίτηση για μεταπτυχιακό στον Καναδά γιατί είναι από τις λίγες χώρες που σου δίνουν υποτροφία για μεταπτυχιακό. Δεν είχα Σχέδιο Β ή Γ όπως τα περισσότερα παιδιά σήμερα — το οποίο είναι πολύ πιο έξυπνο! Απλώς έκανα αίτηση και είπα, „Ας δούμε τι θα συμβεί“, και ευτυχώς μπήκα μέσα. Μετά, γρήγορα πέρασα στο Ph.D. πρόγραμμα. Ήμουν πολύ τυχερός.

Όταν μετακόμισα στον Καναδά, δεν μιλούσα πολύ καλά αγγλικά, οπότε έπρεπε να μάθω τη γλώσσα. Έπρεπε επίσης να μάθω τις διαφορετικές κουλτούρες και να προσαρμοστώ σε νέα περιβάλλοντα με κάθε κίνηση που έκανα. Νομίζω ότι βοήθησε να χτίσω χαρακτήρα, ανθεκτικότητα και επιμονή, κάτι που με εξυπηρετεί πολύ καλά στην επιστημονική μου εργασία.

Μια άλλη πρόκληση είναι απλώς να μάθετε πώς να κάνετε επιστήμη και να αντιμετωπίσετε το γεγονός ότι τα περισσότερα πειράματα δεν λειτουργούν. Αντί να το βλέπετε αυτό ως αρνητικό, πρέπει να αλλάξετε τη νοοτροπία σας για να καταλάβετε ότι πραγματικά μαθαίνετε. Προσπαθώ να το μεταφέρω στους εκπαιδευόμενους μου – ότι δεν υπάρχει τέτοιο πράγμα όπως αποτυχία στην επιστήμη. Πάντα μαθαίνουμε.

Ε: Τι ερευνάτε στο εργαστήριό σας;

ΕΝΑ: Σε το εργαστήριό μου, μας ενδιαφέρει να συνδυάσουμε ανθρώπινη και μηχανική νοημοσύνη για να προσπαθήσουμε να αναπτύξουμε φάρμακα που σώζουν ζωές. Συγκεκριμένα, εστιάζουμε στα λοιμώδη νοσήματα και αντιβιοτικά. Η ομάδα μου είναι μια συνεργατική ομάδα μεταδιδακτορικών ερευνητών, μεταπτυχιακών και προπτυχιακών φοιτητών και μελών του προσωπικού που προέρχονται όχι μόνο από διαφορετικές χώρες και διαφορετικά υπόβαθρα, αλλά και από διαφορετικούς κλάδους. Έχουμε χημικούς, φυσικούς, επιστήμονες υπολογιστών, βιομηχανικοίκαι οι μικροβιολόγοι εργάζονται όλοι για να λύσουν ορισμένα σημαντικά ζητήματα—αντοχή στα αντιβιοτικά, COVID-19, ανακάλυψη φαρμάκων. Είμαστε επίσης τυχεροί που συνεργαζόμαστε με συνεργάτες από όλο τον κόσμο. Αυτά τα μεγάλα προβλήματα απαιτούν πολλά μυαλά που σκέφτονται διαφορετικά να συνεργάζονται.

Θέλουμε να αναπτύξουμε φάρμακο που σώζει ζωές σχεδιασμένο στον υπολογιστή με ελάχιστη ανθρώπινη παρέμβαση. Αυτήν τη στιγμή εργαζόμαστε για την ανάπτυξη αντιβιοτικών. Εκπαιδεύσαμε έναν υπολογιστή ώστε να καινοτομεί και να δημιουργεί νέα μόρια σε αναζήτηση νέων αντιβιοτικών. Έχουμε συνθέσει μερικά από αυτά τα μόρια και ήταν αποτελεσματικά αντιβιοτικά όταν δοκιμάστηκαν έναντι βακτηρίων στο κύτταρο πολιτισμού και σε ποντίκια. Η ομάδα μου δημιούργησε επίσης αλγόριθμους για την εκτέλεση του πρώτου πρωτεόμα-ευρεία αναζήτηση του ανθρώπινου σώματος, η οποία οδήγησε σε χιλιάδες νέα πιθανά αντιβιοτικά. Η χρήση τεχνητής νοημοσύνης για την ανακάλυψη αντιβιοτικών είναι στα σπάργανα και είμαστε ενθουσιασμένοι για το μέλλον.

Ένα άλλο έργο στο οποίο εργαζόμαστε είναι η ανάπτυξη διαγνωστικών χαμηλού κόστους για τον COVID-19 και άλλες λοιμώξεις, με κίνητρο τις τεράστιες ανισότητες στην υγεία που βιώνουμε στον κόσμο μας. Προσπαθούμε να δημιουργήσουμε τεχνολογίες που μπορούν να αναπτυχθούν σε χαμηλά ερευνητικά περιβάλλοντα και σε αναπτυσσόμενες χώρες.

Ε: Ποιες είναι οι ελπίδες σας για το μέλλον της έρευνας;

ΕΝΑ: Ο απώτερος στόχος μου για τη δική μου έρευνα είναι να χρησιμοποιήσω την επιστήμη και τη μηχανική για να βοηθήσω άλλους. Ελπίζω όχι απλώς να δημοσιεύσω έγγραφα αλλά να μεταφράσω τα πράγματα που κάνουμε στο εργαστήριο στον πραγματικό κόσμο, ώστε να μπορούν να αγγίξουν ανθρώπους και να σώσουν ζωές—ή τουλάχιστον να βελτιώσουν τις ζωές και να μειώσουν τον πόνο. Λαμβάνω συνεχώς επιστολές από ασθενείς ή μέλη της οικογένειας ασθενών στο νοσοκομείο με λοιμώξεις που δεν μπορούν να αντιμετωπιστούν και απαντώ σε κάθε έναν από αυτούς. Νομίζω ότι είναι μια πολύ σημαντική υπενθύμιση ότι εργαζόμαστε για πραγματικά προβλήματα που στην πραγματικότητα σκοτώνουν εκατοντάδες χιλιάδες ανθρώπους σε όλο τον κόσμο κάθε χρόνο. Χωρίς νέες, αποτελεσματικές θεραπείες, οι ανθεκτικές στα φάρμακα λοιμώξεις προβλέπεται να σκοτώνουν 10 εκατομμύρια ανθρώπους κάθε χρόνο μέχρι το 2050. Νομίζω ότι είναι σημαντικό να το έχουμε κατά νου κάθε μέρα—αυτό είναι που με τροφοδοτεί.

Και ως επιστημονική κοινότητα, πρέπει να κάνουμε τα παιδιά να σκέφτονται να γίνουν επιστήμονες και μηχανικοί —ειδικά γυναίκες και υποεκπροσωπούμενες μειονότητες— με το να είναι μέντορες. Είναι σημαντικό για αυτούς να έχουν πρότυπα για να δουν ότι έχουν μια πορεία προς τα εμπρός. Ορισμένα τμήματα επιστήμης και μηχανικής εξακολουθούν να μην έχουν γυναικεία σχολή και ήρθε η ώρα να αλλάξει αυτό. Όταν δεν βλέπεις κανέναν σαν εσένα σε μια θέση, είναι δύσκολο να φανταστείς τον εαυτό σου να φτάσει εκεί, οπότε πρέπει όλοι να συνεργαστούμε για να αλλάξουμε αυτό το τοπίο και να το κάνουμε πιο προσιτό.

Ε: Τι συμβουλή θα δίνατε σε φοιτητές που ενδιαφέρονται να ακολουθήσουν μια καριέρα στην επιστήμη;

ΕΝΑ: Δεν ξέρω ότι υπάρχουν λέξεις που μπορώ να πω που είναι πιο ισχυρές από ό,τι έχουν δει και βιώσει στη ζωή τους ζώντας μέσα από το COVID-19. Έχουν ήδη δει τη δύναμη και τον αντίκτυπο της επιστήμης με την ανάπτυξη εμβολίων και mRNA τεχνολογία που έσωσε εκατομμύρια ζωές. Αλλά όταν οι μαθητές έρχονται σε μένα για συμβουλές σταδιοδρομίας, προσπαθώ να τους εστιάζω στους στόχους τους. Μπορείτε να αφιερώσετε τόσο πολύ χρόνο κάνοντας όλα αυτά τα άλλα πράγματα που δεν σχετίζονται με τους στόχους σας και είναι σημαντικό να παραμείνετε συγκεντρωμένοι σε αυτό που θέλετε να κάνετε.

Η έρευνα του Δρ. de la Fuente υποστηρίζεται από την επιχορήγηση NIGMS R35GM138201.