Mécs Anna - Sokdimenziós történetek

Interjú Barabási Albert-Lászlóval

Barabási Albert-László, a jelenleg kétlaki világhírű kutató komplex hálózatok vizsgálatával foglalkozó laborjának a Northeastern és a Harvard University ad otthont. Nagyhatású eredményeik után most két fő motiváció mozgatja őket. Egyrészt biológiai hálózatok minél pontosabb térképén dolgoznak, ezáltal a hálózatos orvostudomány eszközeit teremtik meg. Másrészt nagy hálózatok esetén azt vizsgálják, hogy az ismert kontrollpontokra miként kell hatni ahhoz, hogy szabályozhassuk azokat.

Megjelent: Élet és Tudomány, 2013. május 10.
Szerző: Mécs Anna

Családjával Budapestre tették székhelyüket. Mi az oka?

Feleségem és a gyerekek annyira megszerették Budapestet, hogy úgy döntöttek, ők itt szeretnének élni pár évig. Ennek következménye az lett, hogy én ingázom. Egy hónap itt, egy hónap ott. Igyekszem úgy dolgozni, hogy mindig lezárom az adott munkámat, amikor elrepülök. Huszonöten vannak a kinti csoportomban, mindenkinek nagyjából egy hónapnyi kihívást adok – természetesen, ha ég a ház, akkor tüzet oltok, de amennyire lehet a tűzoltást is delegáltam. Budapesten teljesen más jellegű projektekkel foglalkozom: hálózatelméleti tankönyvet írok.

Miért fejezetenként teszik ezt a könyvet közzé?

Hamar rájöttem, hogy ez több éves folyamat lesz. Így adódott a kérdés, hogy hogyan lehetne az eddig megszületett eredményeket megosztani. Térjünk vissza a 19. századi jó szokásokhoz, amikor a regények Dickens idejében folytatásokban jelentek meg – gondoltuk. Így fejezetenként osztjuk meg a könyvet Ipaden és pdf formátumban is.

Ha jól láttam, önkéntes fordítókat is kerestek.

Jött még egy ötlet: miért csak angolul? Így Magyarországon indítottunk el egy próbaprojektet, egy felhívásban kerestünk önkéntes fordítókat. Több tucat jelentkező volt. Nemrég kaptam meg az első anyagot, gyönyörű! Amikor ez lezárul, július folyamán megnyitjuk más nyelvek számára is. Mi adjuk az eredeti fájlokat, technikát, mindent, ami kell. Ez a metódus egy újabb paradigmát hozhat létre. Az információ nincs bezárva nyelvileg, helyileg, technológiailag. Végül is egy kutatónak csak ez lehet a célja.

Fejezetenként teszik közzé a most készülő hálózatelméleti tankönyvet

Ez a könyv nagyjából a Behálózva ismeretanyagát dolgozza fel. Várható új kötet, a Villanások után a „trilógia” harmadik része is?

Lehet trilógiaként tekinteni. De egyelőre a tankönyvön dolgozom. Egyszerre kettőn nem lehet.

És a kutatási irányvonalak alapján látható a harmadik témája?

Az ismeretterjesztő műfajnak megvan a maga belső világa. Nem lehet bármely laborban lévő témát egyszerűen kitárni egy könyvben. Például a szakmailag egyik legizgalmasabb területet, a biológiai hálókat és az orvostudományt valószínűleg nem tudnám megírni egy ilyen könyvben, hiszen nem vagyok erre hivatott. A másik terület, a kontrollkérdés, hosszú távon rendkívül fontos, viszont ismeretterjesztő anyaghoz túl kényes ügy. Kell egy tiszta, jól védhető tudományos eredmény, melynek univerzális hatása van, és egy könyvben feldolgozható. Ez még nem állt össze.

Beszéljünk erről a két irányról! Előadásaiban említi, hogy a genomparadigma végén vagyunk. Ez mit jelent?

Amit a Humán Genom Projekt hozott, az az alkatrészek listája. Megadta, hogy pontosan hány gén van az emberi sejten belül, az identitásuk elég tiszta, a helyük is. Viszont van két nem sokat hangoztatott titok mögötte. Az egyik, hogy hihetetlenül kicsi jósláserő van a genomban található hibákban. Mikor halljuk, hogy felfedeztek egy gént, melynek mutációja ehhez és ehhez a betegséghez kapcsolódik, akkor ritkán hangsúlyozzák, hogy ez nagyjából egy százalékkal növeli meg a betegség esélyét. Ráadásul olyan betegség esetén, amely amúgy is félmilliárdból egy embert érint, ez nem egy áttörő eredmény.

Betegségek közötti genetikai kapcsolatháló - Barabási Albert-Lászlóék a Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) című folyóiratban publikálták

Épen ezért filozófiai gondolkodásváltás szükséges az orvostudományon belül. Adott háromszáz beteg, akik ugyanazzal a rákkal küzdenek, még sincs közös mutációjuk. Mindegyiküknek máshol van, még csak nem is ugyanazokban a génekben. Kiderült, hogy több száz mutáció bonyolult kombinációi ugyanahhoz a betegséghez vezethetnek. Erre született meg a betegségmodul-koncepció, mely lénygében azt mondja, hogy a sejteken belül vannak nagyon tiszta modulok, mindegyik valamiért felelős. Ezt a funkciót el lehet rontani, de nagyon sokféleképpen lehet elrontani. Ahhoz, hogy megértsük, hogy a betegség hogyan jelenik meg, fel kell térképezni a modulokat. Csak utána lehet arról szó, hogyan tudjuk racionálisan gyógyítani. Lényegében minden orvosság, ami manapság van a piacon, nem racionális orvosság, hanem szerencsés orvosság: találtunk olyat, akinél működött.

Ehhez kapcsolódik a másik titok?

Amikor a genomprojektet befejezték 2001-ben, mindenki azt várta, hogy az orvosságok száma fel fog robbanni. 2001-ben száz körüli orvosság jelent meg évente. Ez nem nagy szám. És ma? Az elmúlt négy évben lement évi tízre. Mi történt? Nem egészen világos. A tradicionális orvosságkereső módszerekből a pénz a genomprojekt felé szivárgott, viszont ennek még nem egyértelmű a gyógyszeriparban látható eredménye. Ahhoz hasonlítanám, mintha valaki a kertünk hátsó udvarára kiterítené az autónk összes alkatrészét és nem adna útmutatót. Fogalmunk sem lenne, hogy kell összerakni. A lényeg: szükség van a térképre. Ezt nem csak én mondom, a Johnson & Johnson hálózati alapra helyezte a kutatásait, sokat konzultálunk velük. A Harvardon segítettem létrehozni egy divíziót az elmúlt két évben: kétszáz kutató fog a „network medicine”, azaz a hálózatos orvostudomány területén dolgozni.

Ez is valahol összefügg a kontrollal, a másik témájukkal, hiszen később olyan pontokat kereshetnek, melyekkel változást lehet előidézni egy biológiai rendszerben.

Lényegében igen. A sejtbiológus számára a legfontosabb kérdés, hogy mely gének állapotát kell megváltoztatni ahhoz, hogy a betegség megszűnjön. Az őssejt kérdése is egy kontrollkérdés: az előző orvosi-élettani Nobel-díjat is ezért adták. A kutatók megmutatták, hogy melyik az a négy-öt gén, melyek állapotának megváltoztatásával egy sejt őssejtté programozható vissza. Ha visszatérünk a kocsianalógiára, akkor láthatjuk: van öt-hatezer alkatrészünk, de amikor vezetünk, akkor csak négy alkatrészben gondolkodunk: gázpedálban, fékben, kuplungban, kormányban.

A kocsit úgy tervezték, hogy négy alkatrészen keresztül kontrollálható legyen. Viszont nem mérnöki rendszerben, egy nagyon bonyolult hálóban is meg tudjuk találni ezeket a kontrollpontokat?

Három éve kezdtem el dolgozni az MIT egy kontrollelméletes kutatójával. Sikerült áttörést elérni abból a szempontból, hogy megmutattuk: egy bonyolult hálózat esetén is elég könnyen meg lehet találni ezeket a pontokat. A szépsége az, hogy ennek az eszköze pontosan a Lovász László nevével fémjelzett terület, a párosításelmélet. Két évvel ezelőtt voltunk a Nature címlapján ezzel a felfedezéssel.

Itt az az egyik lényegi gondolat, hogy a kiválasztott csomópontok szükségesek és elégségesek is?

Igen, és ez nem lineáris rendszerek esetén különösen meglepő: az anyagcsere-hálózatnál sikerült megmutatni, hogy ez egzaktul így van. Az elmúlt évben azzal foglalkoztunk, hogy mely csomópontok állapotának folyamatos olvasása alapján tudjuk visszaépíteni az egész rendszer állapotát. Ez megint a kontrollelméleten belül egy fontos probléma, ezt is sikerült visszavezetni a párosításelméletre. Komoly alkalmazásai lehetnek az orvostudomány területén: mely molekulák koncentrációját kell nézni ahhoz, hogy eldönthessük, valakinek van-e egy bizonyos betegsége.

Mely csomópontok állapotának folyamatos olvasása alapján lehet visszaépíteni az egész rendszer állapotát? Erről szóló cikkük a 2013. február 12-ei PNAS címlapján szerepelt.

Tehát látjuk, lehet kontrollálni. Hogyan tovább?

Rengeteg kérdés felmerül. Milyen energiára és időskálára van szükség a rendszer kontrollálásához? Hogyan kontrolláljunk egyáltalán? Hogy tényleg kontrollt alkalmazhassuk, ahhoz a kontrolltörvényt kell megalkotni. Vagyis azt, hogy mi az az időfüggő jel, amivel kontrollálni tudjuk a rendszert. Ettől még nagyon távol vagyunk. Egy társadalmi rendszerben egyelőre teljesen reménytelen ezt megcsinálni, mert nem ismerjük a dinamikát. Fel tudjuk térképezni, hogy ki kire hallgat egy intézményen belül, de hogy ennek mi a dinamikája, arról fogalmunk sincs.