Czy gra wideo mogłaby pomóc w wyeliminowaniu trucizny powodującej raka? Nowo uruchomiony projekt daje zwykłym graczom szansę na rozwiązanie zagadki biologicznej, potencjalnie prowadząc do nowych sposobów na zwiększenie bezpieczeństwa dostaw żywności.
Aflatoksyny, rakotwórcze produkty pleśni, które rosną na uprawach rolnych, takich jak kukurydza i orzeszki ziemne, są plagą w krajach rozwijających się. Jedzenie roślin zanieczyszczonych aflatoksyną może spowodować ostre zatrucie i śmierć. Ale narażenie na niskim poziomie przez długi czas może powodować problemy z układem odpornościowym, hamować rozwój dzieci i być głównym czynnikiem ryzyka raka wątroby. Podczas gdy kraje o wysokich dochodach, takie jak Stany Zjednoczone, badają uprawy pod kątem obecności aflatoksyn, około 4, 5 miliarda ludzi, głównie w krajach o niższych dochodach, jest nadal zagrożonych.
Chociaż problem jest rozpoznawany od ponad 50 lat, badacze nie znaleźli jeszcze kompleksowego rozwiązania. Obecnie, projekt sponsorowany przez firmę cukierniczą Mars, Incorporated we współpracy z kilkoma organizacjami non-profit i uniwersytetami, ma na celu posunięcie naprzód badań poprzez znalezienie enzymu, który może rozkładać aflatoksyny. Mają nadzieję to zrobić, wykorzystując naturalną miłość ludzi do gier i rozwiązywania problemów.
Zespół przesłał serię zagadek aflatoksyny na Foldit, platformie do gier, w której użytkownicy eksperymentują ze składaniem różnych struktur białkowych. Składanie białek w odpowiednie trójwymiarowe struktury z potencjalnymi rzeczywistymi zastosowaniami wymaga rozumowania przestrzennego i umiejętności dopasowywania wzorców, co czyni proces dojrzałym do grywalizacji - współzałożyciel Foldit opisał go kiedyś jako „jak Tetris na sterydach”.
Użytkownicy Foldit otrzymali na początku enzym potencjalnie degradujący aflatoksyny i mają za zadanie ulepszenie enzymu, aby jak najlepiej zneutralizować toksynę. Pięć lub dziesięć najlepszych rozwiązań zostanie zsyntetyzowanych, a następnie przetestowanych na University of California w Davis. Wszystkie informacje pozostaną własnością publiczną. Zespół ma nadzieję, że wykorzystanie potencjału osób niebędących ekspertami pomoże im zebrać nieoczekiwane rozwiązania, myśląc nieszablonowo w sposób, w jaki komputery wciąż nie mogą.
„Zasadniczo gra wideo chce uchwycić ludzką wyobraźnię dotyczącą„ tego, co może być ”dla struktury białka” - mówi Justin Siegel, chemik z UC Davis zaangażowany w projekt. „Zapewnia informacje zwrotne w czasie rzeczywistym na temat prawdopodobieństwa, że struktura przewidywana przez gracza byłaby fizycznie możliwa”.
Foldit, opracowany przez informatyków z University of Washington i Northeastern University, był wcześniej z powodzeniem stosowany w badaniach zdrowotnych. W 2011 roku użytkownikom Foldit zajęło trzy tygodnie odkrycie struktury enzymu, który pomaga reprodukować wirusa AIDS, torując drogę potencjalnym nowym metodom leczenia. Był to problem, który wprawiał naukowców w zakłopotanie przez dekadę.
Aflatoksyna występuje u ludzi od tysięcy lat, ale nie została zidentyfikowana do 1960 roku, kiedy tysiące indyków na angielskich fermach drobiu zaczęły chorować i umrzeć bez wyraźnej przyczyny. Naukowcy nazwali ten problem „chorobą Turcji X” i ostatecznie powiązali go z mączką orzechową importowaną z Brazylii. Stwierdzono, że pasza jest zanieczyszczona rodzajem pleśni o nazwie Aspergillus flavus, którego trujące metabolity znane są jako aflatoksyny.
Badania ostatecznie odkryły, że dwie pleśnie, Aspergillus flavus i Aspergillus parasiticus, były głównie odpowiedzialne za produkcję aflatoksyn. Te pleśnie kwitną w ciepłych i wilgotnych warunkach i mogą zanieczyścić uprawy na polu, podczas zbiorów i podczas przechowywania. Rosną na wielu podstawowych uprawach, w tym na kukurydzy, orzeszkach ziemnych, prosa, pszenicy, nasionach bawełny i orzechach drzew. Mogą również zanieczyścić mleko i inne produkty mleczne, jeśli zwierzęta jedzą spleśniałą paszę.
Wiele krajów, w tym USA i narody UE, ma ścisłe normy dotyczące maksymalnej ilości aflatoksyn w żywności i paszach dla zwierząt. Ale wiele krajów rozwijających się ma niższe standardy lub wcale ich nie ma, lub mają trudności z regulacją standardów, które mają. Mieszkańcy jedzący lokalnie hodowaną skażoną żywność cierpią zarówno natychmiastowe skutki - wybuch aflatoksykozy (ostre zatrucie aflatoksyną w 2004 r.) Zabił 125 osób w wiejskiej Kenii - oraz długotrwałe konsekwencje - osoby narażone na aflatoksyny, które również mają zapalenie wątroby typu B (co jest bardzo częste w kraje rozwijające się) mają ryzyko raka wątroby około 30 razy wyższe niż normalnie.
„Kiedy się nad tym zastanowić, pojawia się słowo„ plaga ”- mówi Howard Shapiro, dyrektor ds. Rolnictwa w Mars, Incorporated.
Aflatoksyna stanowi również obciążenie ekonomiczne. Ponieważ kraje rozwinięte nie zaakceptują skażonej żywności, rolnicy tracą miliony dolarów dochodu z odrzuconych przesyłek i obniżają wartości plonów. Eksport orzeszków ziemnych, niegdyś kwitnących w wielu krajach afrykańskich, gwałtownie spadł od lat 70. XX wieku w związku z obawami dotyczącymi aflatoksyn.
Problemem można częściowo zaradzić za pomocą odpowiednich technik zbioru i przechowywania, choć czasem są one niedostępne dla drobnych rolników. Obecne badania nad kontrolą aflatoksyn dotyczą roślin odpornych na hodowlę, wykorzystujących nietoksyczne odmiany pleśni do konkurowania z toksycznymi oraz zabijające aflatoksyny zabiegi chemiczne. Ale nic jeszcze nie zapewniło pełnego rozwiązania.
Mars, Incorporated, który co roku przerzuca mnóstwo orzeszków ziemnych, kukurydzy i innych podstawowych artykułów spożywczych w cukierkach takich jak M&M i Snickers, od dawna zajmuje się problemami aflatoksyn. Shapiro mówi, że w pewnym momencie około 70 procent przesyłek z określonego łańcucha dostaw zostało odrzuconych z powodu zanieczyszczenia. Shapiro i jego zespół pracują nad hodowlą roślin odpornych na aflatoksyny, projekt, który, jak ma nadzieję, przyniesie rezultaty za pięć do ośmiu lat. Ma nadzieję, że projekt FoldIt przyniesie owoce wcześniej. Enzymy odkryte przez użytkowników Foldit mogą pomóc w opracowaniu nowych związków do kontrolowania aflatoksyny w różnych punktach procesu wzrostu i przechowywania, potencjalnie współpracując z odpornymi roślinami w dalszej części drogi.
„Czuję, że może to być duży przełom”, mówi Shapiro. „Jeśli nam się poszczęści, nie dotyczy to tylko Marsa. To globalny wysiłek. ”
