Będziemy przekonywać bakterie, by dla nas pracowały

Zakładasz dres, jeszcze tylko słuchawki do uszu i już biegniesz w rytm swojego ulubionego zespołu. Dziś trudno sobie wyobrazić, że nie znamy MP3. XVIII-wiecznym matematykom pewnie jeszcze trudniej byłoby zrozumieć to współczesne wykorzystane ich twierdzeń. Teraz świat rozwija się dużo szybciej, więc na praktyczne rezultaty badań naukowców zwykle nie czekamy latami.

- Każdy chciałby mieć taką szklaną kulę, dzięki której mógłby przewidzieć, w co warto inwestować. My jej nie mamy, ale ambitnie wierzymy, że ktoś skorzysta z naszej pracy - mówi prof. Wiesław Nowak, fizyk z Torunia.

Profesor będzie prowadził badania w powstającym Interdyscyplinarnym Centrum Nowoczesnych Technologii UMK. Jest szefem jednego z czterech projektów.

- Nauka nie jest już jednodyscyplinarna. Myślenie w kategoriach wyłącznie fizyki lub tylko chemii to przeżytek - mówi. W centrum nowoczesnych technologii (jego budowa ruszy na początku nowego roku akademickiego) fizycy zjednoczą siły z informatykami, konserwatorami i specjalistami dzieł sztuki. Chemicy z kynologami. Medycy z biologami itd. To na początek.

- Teraz inaczej pracować się nie da. Musimy iść do przodu z całym światem - mówi profesor.

Koszt budowy centrum wraz z zakupem urządzeń badawczych wynosi ponad 71 mln zł. Ośrodek ze sterylnymi laboratoriami i superaparaturą wyrośnie obok wydziału chemii w 2012 r. W takich warunkach będą rodzić się "produkty", które mogą wpłynąć na nasze życie.

Niemożliwe?
Proszę bardzo.

Toruńscy fizycy udowodnili już kilka lat temu, że talent, pomysł, pracowitość i determinacja są doskonałą receptą na sukces. W podziemiach swojego instytutu skonstruowali spektralny tomograf optyczny - dzisiaj wykorzystywany w klinikach okulistycznych na świecie. Również dlatego, że znalazła się nieduża, wówczas rodzinna, firma, która zaryzykowała, zainwestowała i wyprodukowała urządzenie. To był strzał w dziesiątkę.

W ramach kierowanego przez profesora Nowaka Zespołu Interdyscyplinarnej Fizyki i Informatyki będzie działać kilkanaście laboratoriów. Część badań jest już prowadzona w pracowniach UMK.

- Staramy się zrozumieć rolę cząsteczek istotnych dla zdrowia - mówi profesor.
Po co? Już tłumaczymy. Jeżeli struktura DNA jest uszkodzona, człowiek może być obarczony wadą genetyczną. Po pierwsze naukowcy z Torunia chcą odkryć związek między chorobą a budową cząsteczki kodowanej przez zmutowane geny. Po drugie - znaleźć sposób, aby wcześnie wykrywać wadliwe białka. To może doprowadzić do szybkiej diagnostyki wielu chorób genetycznych. - Jeszcze 15 lat temu ich zakres nie był zbyt duży, części z nich, np. autyzmu nie kojarzono z genetyką - wyjaśnia profesor. Do wyróżniania wadliwych białek torunianie zastosują metody bioinformatyczne, przeszukując światowe bazy danych. Jeżeli zaś uda się odczytać sygnały, które mogą wskazywać na istnienie choroby, to jest nadzieja, że za chwilę pojawi się odpowiednia terapia.

Profesor uważa: - Badania genetyczne są coraz tańsze. To naprawdę kwestia niewielu lat, aby medycyna stała się bardziej spersonalizowana. W zasadzie już dziś bogaty - ciekawski fryzjer może poznać DNA swojego klienta, wysyłając jego włos do laboratorium. Najważniejsze pytanie jest takie: co i jak da się wyczytać z szeregu 3 miliardów liter ludzkiego DNA. Np. czy pojawi się sygnał, że człowiek ma podwyższone ryzyko zawału albo predyspozycje do jakiegoś rodzaju nowotworu? Niektóre markery na coś takiego właśnie wskazują, co oznacza, że tę osobę trzeba ściśle kontrolować. My chcemy szkolić specjalistów potrafiących odczytywać takie informacje.

Naukowcy z instytutu fizyki chcieliby również pomóc cukrzykom. - Wygodnie byłoby po prostu nałożyć specjalny zegarek, który podpowie, czy należy wziąć insulinę i ile. W wielu miejscach na świecie szuka się takich metod monitoringu glukozy. My pracujemy nad tym wspólnie z laboratorium w Szkocji. Zapewne sami takiego urządzenia nie zbudujemy, ale jestem przekonany, że będziemy wiedzieli, jak je zrobić - daje nadzieję prof. Nowak.

Torunianie inwestują także czas w wykorzystanie mocy obliczeniowej kart graficznych. - Po co płacić 10 tys. za drogi komputer? - pyta fizyk. - Można kupić kartę do gier komputerowych za 2 tys. zł i wykonywać obliczenia 20 razy szybciej niż na normalnym PC.

Aby to jednak zrobić, trzeba dysponować techniką programowania równoległego i przepisać stare programy na nowe urządzenie obliczeniowe. Taka superkarta mogłaby być wykorzystywana nie tylko w przemyśle informatycznym (np. do tworzenia gier), ale także w światowej gospodarce - np. przy poszukiwaniu ropy naftowej.

Od enzymu do nowych leków? Dlaczego nie. Nasi uczeni mają już, jak mówią ostrożnie, "częściowe zachęcające rezultaty". Dały je badania nad hydratazą nitrylową używaną do produkcji akrylamidu składnika polimerów stosowanych w pampersach czy soczewkach kontaktowych. - Hydrataza nitrylowa jest tanio produkowana przez bakterie. Myślimy, że uda nam się je "przekonać", by wytwarzały też inne pożyteczne produkty, np. surowce do leków - mówi Wiesław Nowak.

To nie wszystko. Uczonych ciekawią także możliwości nowych sposobów komunikacji człowieka z komputerem. Pytań znowu jest mnóstwo. Po pierwsze - jak w przyszłości będziemy to robić? Może głosem, a może wzrokiem? Jak najlepiej przechwycić informację z maszyny? Dalej, jak, przy pomocy analizy sygnałów matematycznych, rozpoznać stan emocjonalny człowieka? Jeśli badacze poznają odpowiedzi, to lepiej zrozumieją ludzki mózg i pomogą skonstruować urządzenie, które podpowie, ile razy należy wyświetlić reklamę, aby do produktu przekonać konsumenta. Producent przeznaczy więc na nią dokładnie tyle pieniędzy, ile trzeba. Z takich doświadczeń skorzystałaby oczywiście nie tylko jedna branża. - Są już pomysły, jak poprzez parametry fizyczne diagnozować choroby związane z rozwojem mózgu. Np. budując specjalny smoczek wydający sygnały dźwiękowe, który sygnalizowałby mamie dziecka problemy laryngologiczne, sugerując wizytę u specjalisty - tłumaczy profesor.

Do Interdyscyplinarnego Centrum Nowoczesnych Technologii UMK zostanie także kupiony specjalny przyrząd do dokładnego określania wychodzącego z próbek promieniowania gamma. I znowu przykład: przy jego pomocy, np. dowiemy się, w którym roku jakiś dół został wykopany, a potem zasypany. Specjaliści od kryminalistyki na pewno się ucieszą! Archeolodzy również. Ale nie tylko. Przyrządem tym będzie można także badać stopień skażenia środowiska.

Z kolei wspomniany już tomograf optyczny, odpowiednio przystosowany, pozwoli na dokładne badanie warstw malarskich dzieł sztuki. Upewnimy się, jak powstały i czy na pewno są autentyczne. W Toruniu już od kilku lat pracuje się nad nowatorskimi technikami analizy obrazów. - Zresztą mogą być one także wykorzystywane do sprawdzania jakości innych materiałów; tam, gdzie potrzebna jest wysoka precyzja. To wyłącznie kwestia fantazji biznesu - podsumowuje profesor.

W przyszłości nowa jednostka toruńskiego uniwersytetu ma przynosić dochody z opracowywanych rozwiązań i patentów. Przez pierwsze pięć lat działalności ICNT wyniki badań będzie udostępniać wszystkim zainteresowanym wdrożeniami, na dodatek, za darmo.