איך נמצא חיסון למגפת הקורונה | המכללה האקדמית תל חי

איך נמצא חיסון למגפת הקורונה

איך נמצא חיסון למגפת הקורונה

רביעי, 3 מרץ, 2021

פיתוח החיסונים לנגיף הקורונה, כמו פיתוח חיסונים בכלל, הוא מאמץ מדעי עתיר אתגרים. מחד, חוקרים את "הלא נודע". מאידך, מנסים לפתח דברים חדשים (בין אם זה חיסון או תרופה). אז כיצד החיסונים לקורונה פותחו לבסוף? התשובה לכך, כוללת בין השאר תחום מעניין ומתפתח בשם ביולוגיה חישובית. אלה כמה דברים שכדאי ומעניין לדעת על תחום זה, בעיקר אם אתם מתעניינים בתחומי לימוד אפשריים:

ביולוגיה חישובית - למצות את הנתונים

אחד התחומים המדעיים המעניינים והחדשניים ביותר, הוא ביולוגיה חישובית, אשר ידוע גם בשם ביואינפורמטיקה (Bioinformatics). תחום זה, עוסק בניתוח ממוחשב של מידע מניסויים בתחום הביולוגיה. באמצעות ביולוגיה חישובית ניתן להבין טוב יותר את המידע הרב, להמחיש אותו (באמצעות מודלים וסימולציות גראפיות) ואף לזהות בו דפוסים נסתרים. כולנו מכירים את הסרטונים המרשימים של הדמיות רפואיות, בהן ממחישים כיצד נראים דברים שונים מתחום הביולוגיה. דוגמה עדכנית לכך הן הדמיות תלת ממד של הקורונה, אשר פותחו והוצגו, על סמך המידע שנצבר על הנגיף. אבל עולם הביולוגיה החישובית הוא לא רק גרפיקה מרשימה, אלא גם ובעיקר מחקר מדעי של ממש, אשר "נובר בנתונים" לעומק ומסייע בפיתוחים חשובים ביותר, דוגמת פיתוח תרופות חדשות. חישבו למשל על ניתוחים בנושא מורכב כמו DNA. דוגמה נוספת, מספק ניתוח סטטיסטי של המידע על מגיפה כלל עולמית שמתקדמת בקצב מהיר (מזכיר משהו?) - נצברים לגביה היקפי נתונים עצומים, בקצב גדול, ממגוון רחב של מקורות מידע. כיצד מפיקים מכך תמונה ברורה ועדכנית? כיצד מתעמקים בכל זה? וכיצד עושים זאת מהר? 

רגע של היסטוריה - מחשבוניה למחשב

בהתחלה, בכל הנוגע לחישובים מדעיים, היו לנו מדענים חמושים בדפים, עפרונות, מחקים ומחדדים, לוחות וגירים. כמו כן, חובבי החשבוניות הצליחו לעשות איתן המון. בדרום מזרח אסיה פיתחו את השימוש בחשבונייה לדרגת אמנות מרהיבה. למעשה, היפנים מלמדים זאת עד היום בבתי הספר, בצורה מאוד מסודרת (בכל זאת יפנים) וברמה גבוהה מאוד. פתרון מעניין נוסף, שהוכיח עצמו היטב, היו "סרגלי חישוב" מסוגים שונים. פתרון מתקדם נוסף, קרוב יותר למחשבים מודרניים, הציגו מכונות החישוב המכאניות. כל אלה, היו (והם עדיין) אמצעים זולים וניידים, להאצת עבודות חישוב מגוונות. כניסת המחשב לעולם המדעי, שינתה את התמונה מקצה לקצה, אם כי לא בבת אחת. בראשית ימי המחשוב המודרני היו לנו מחשבי ענק מסורבלים, שכבר עשו הרבה מאוד. אלא שלרוב החוקרים לא הייתה גישה אליהם או גישה לפרקי זמן קצרים למדי. למעשה, במדינת ישראל היה מחשב כזה כבר בשנות החמישים, במכון וייצמן. בינתיים, עבור החוקר המדעי הממוצע, היו עדיפים ומעשיים פתרונות פשוטים הרבה יותר, כמו אלה שהזכרנו קודם לכן. אלא שהמדע לא קפא על שמריו. להיפך. הוא התפתח בצעדי ענק וייצר כמויות מידע אדירות. הצורך בחישובים מתקדמים גבר. מדי פעם גם צצו משברים פתאומיים, אשר הזניקו קדימה את הצורך בחישובים מתוחכמים ומהירים יותר. למשל, מצבי מלחמה (חישוב מסלולי טילים, פיצוח קודים של האויב ועוד). עדיין לא הייתה זמינות של מחשבים ניידים ובמחיר סביר, לכל מעבדת מחקר או חוקר בודד, שלא לומר סטודנט תפרן. ואז הופיעו מחשבוני הכיס, כולל בגרסה שכונתה "מחשבון מדעי". במקביל, התפתחו המחשבים האישיים. יכולותיהם השתכללו ומחירם הוזל בהדרגה. כיום, אנחנו במצב מעולה מבחינה זו - כל אדם ממוצע, יכול להשיג כוח מחשוב עצום, במחיר סביר. 

מקצוע בשל ומאיץ

הביולוגיה החישובית נמצאת כיום בתנופה גדולה. אם נשווה אותה למתכון לעוגה, נוכל לומר שיש לנו כעת את כל הרכיבים עבורה ובגרסתם היותר משובחת. היקפי המידע האדירים שנצברים בתחום הביולוגיה מספקים חומר גלם רב לעבודה איתו. במקביל, ישנו צורך רב בניתוח מידע זה, שמציב אתגר ממשי, דווקא בגלל היקפי המידע שלא קל להשתלט עליהם באמצעים אחרים. לבסוף, בתשובה לכל זאת, יש לנו את הרכיב האחרון, שפותר את העניין בצורה מרשימה: עוצמת המחשוב שזמינה כיום, בעלויות אשר משתלמות מאוד עבור הגופים השונים שעוסקים בכך. שירותי מחשוב להשכרה ("מחשוב ענן") מאפשרים במידת הצורך לשכור כוח מחשוב נוסף, לפרקי זמן קצרים. כמו כן, שפות התכנות הדרושות, האלגוריתמים בהם עושים שימוש וכדומה, מוסיפים ומתפתחים, באופן שמקל על ניתוחי המידע הביולוגי, משכלל ומאיץ אותם. 

תרומת הביולוגיה החישובית בקורונה 

כאמור, ביולוגיה חישובית מהווה תחום מדעי שתורם למגוון רחב מאוד של מאמצים מדעיים. באופן טבעי, הדבר בא לידי ביטוי לאחרונה, גם עם פריצת מגפת הקורונה וסביב המרוץ לפיתוח פתרונות עבורה, כולל חיסונים. מעניין לציין בהקשר זה, שמחקרים באמצעות מחשב מסוגלים פעמים רבות להתקדם במהירות רבה מאוד, ביחס למחקרים רגילים בביולוגיה. ביולוגיה חישובית מסייעת לגבי ניתוחים סטטיסטיים להבנת התפשטות המגיפה, כמו גם מודלים והדמיות להבנת הנגיף עצמו. היא אף מספקת ניתוח נתונים אשר יכול לסייע, בכל הנוגע לחיסונים שונים שנמצאים בפיתוח כנגד הקורונה.

 

לימודי ביולוגיה חישובית

ביולוגיה חישובית היא בין תחומי הלימוד החשובים ביותר כיום. רואים זאת בעולם האקדמיה, בכך שמוצעים יותר ויותר מסלולי לימוד, אשר משלבים מחשוב עם ביולוגיה, רפואה ותחומים דומים. ללא ספק, זה הוא תחום ש"יש לו עתיד", בו הצורך בשימוש בו צפוי רק לגבור וכך גם הביקוש למומחים בתחום זה. דוגמה עדכנית מהשטח, לאופן בו הביולוגיה החישובית עומדת בחזית המדע כיום, מספק הסטארט-אפ אימיונאיי. הפתרון שלהם מייצר פרופיל אישי של מערכת חיסון, על סמך ניתוח מתקדם מאוד של בדיקת דם בודדת. כל זאת, מבוסס במידה רבה על ביולוגיה חישובית.