Kan et videospill hjelpe til med å utrydde en kreftfremkallende gift? Et nylig lansert prosjekt gir vanlige spillere sjansen til å løse et biologisk puslespill, noe som potensielt kan føre til nye måter å gjøre matforsyningen tryggere på.
Aflatoksiner, kreftfremkallende produkter fra muggsopp som vokser på landbruksavlinger som mais og peanøtter, er en svøpe i utviklingsland. Å spise aflatoksinforurensede avlinger kan føre til akutt forgiftning og død. Men eksponering på lavt nivå over lengre tid kan forårsake problemer med immunforsvaret, stimulere barns vekst og være en viktig risikofaktor for leverkreft. Mens høyinntektsland som USA screener avlinger for tilstedeværelsen av aflatoksiner, er fortsatt rundt 4, 5 milliarder mennesker, stort sett i land med lavere inntekt, fortsatt i faresonen.
Selv om problemet har blitt anerkjent i mer enn 50 år, har forskere ennå ikke funnet en omfattende løsning. Nå er et prosjekt, sponset av Mars, Incorporated candy-selskap i samarbeid med flere ideelle organisasjoner og universiteter, som mål å fremme forskningen ved å finne et enzym som kan ødelegge aflatoksiner. De håper å gjøre dette ved å trykke på menneskers naturlige kjærlighet til spill og problemløsing.
Teamet har lastet opp en serie aflatoksin-puslespill på Foldit, en spillplattform som har brukere til å eksperimentere med å brette forskjellige proteinstrukturer. Å brette proteiner i riktige tredimensjonale strukturer med potensiell bruk i det virkelige liv krever romlige resonnementer og mønster-matchingferdigheter, noe som gjør at prosessen er moden for gamification - Foldits medgrunnlegger beskrev det en gang som "som Tetris på steroider."
Foldit-brukere har fått et potensielt aflatoksin-nedbrytende enzym til å begynne med, og har i oppgave å forbedre enzymet for best å nøytralisere toksinet. De beste fem eller ti løsningene vil bli syntetisert og deretter testet ved University of California, Davis. All informasjon forblir i det offentlige. Teamet håper at å utnytte potensialet til ikke-eksperter vil hjelpe dem å samle uventede løsninger og tenke utenfor boksen på den måten datamaskiner fremdeles ikke kan.
"I hovedsak er videospillet ute etter å fange menneskelig fantasi om 'hva som kan være' for proteinstrukturen, " sier Justin Siegel, en kjemiker ved UC Davis som er involvert i prosjektet. "Det gir tilbakemeldinger i sanntid om sannsynligheten for at strukturen slik spilleren ser for seg vil være fysisk mulig."
Foldit, utviklet av informatikere ved University of Washington og Northeastern University, har blitt brukt med suksess i helseforskning før. I 2011 tok det Foldit-brukere tre uker å oppdage strukturen til et enzym som hjelper AIDS-viruset med å reprodusere seg, og banet vei for potensielle nye behandlinger. Det var et problem som hadde forvirrende forskere i et tiår.
Aflatoksin har vært sammen med mennesker i tusenvis av år, men det ble ikke identifisert før i 1960, da tusenvis av kalkuner på engelske fjærkrehold begynte å sjuke og dø uten åpenbar årsak. Forskere kalte problemet "Tyrkia X-sykdom", og koblet det til slutt til peanøttmåltid importert fra Brasil. Fôret ble funnet å være forurenset med en type mugg kalt Aspergillus flavus, hvis giftige metabolitter ble kjent som aflatoksiner.
Forskning oppdaget etter hvert at to muggsopp, Aspergillus flavus og Aspergillus parasiticus, hovedsakelig var ansvarlige for aflatoksinproduksjonen. Disse formene blomstrer under varme og fuktige forhold, og kan forurense avlinger i marka, under innhøsting og under lagring. De vokser på en rekke stifteavlinger, inkludert mais, peanøtter, hirse, hvete, bomullsfrø og tre nøtter. De kan også forurense melk og andre meieriprodukter hvis dyr spiser muggent fôr.
Mange land, inkludert USA og nasjonene i EU, har strenge standarder for maksimal mengde aflatoksiner som er tillatt i mat og dyrefôr. Men mange utviklingsland har mindre standarder eller ingen i det hele tatt, eller har vanskelig for å regulere standardene de har. Beboere som spiser lokalt dyrket forurenset mat, får begge umiddelbare effekter - et utbrudd av aflatoksikose fra 2004 (akutt aflatoksinforgiftning) drepte 125 mennesker i Kenya, og langsiktige konsekvenser - mennesker utsatt for aflatoksiner som også har hepatitt B (som er veldig vanlig i utviklingsland) har en risiko for leverkreft som er 30 ganger høyere enn normalt.
"Når du tenker på det, kommer ordet 'pest' til tankene, " sier Howard Shapiro, Chief Agricultural Officer of Mars, Incorporated.
Aflatoksin er også en økonomisk belastning. Siden utviklede land ikke vil godta forurenset mat, taper bønder millioner av dollar i inntekt fra avviste forsendelser og senket avlingsverdier. Jordnøtteksport, som en gang trivdes i mange afrikanske land, har falt kraftig siden 1970-tallet på grunn av aflatoksin-frykt.
Problemet kan delvis håndteres med riktig innhøstings- og lagringsteknikk, selv om disse noen ganger er utenfor rekkevidden for småbønder. Nåværende forskning på aflatoksinkontroll ser på avlsresistente planter, bruker ikke-giftige varianter av mugg for å konkurrere med de giftige, og aflatoksin-drepe kjemiske behandlinger. Men ingenting har ennå gitt noe som en full løsning.
Mars, Incorporated, som hvert år går gjennom tonnevis med peanøtter, mais og andre stifter i karameller som M & Ms og Snickers, har lenge vært opptatt av aflatoksinproblemer. På et tidspunkt, sier Shapiro, ble rundt 70 prosent av forsendelsene fra en bestemt forsyningskjede avvist på grunn av forurensning. Shapiro og teamet hans har arbeidet med å avle avlatoksinresistente avlinger, et prosjekt han håper vil få resultater om fem til åtte år. Han håper FoldIt-prosjektet vil bære frukt før. Enzymene som ble oppdaget av Foldit-brukere, kan bidra til at nye forbindelser styrer aflatoksin på forskjellige punkter i oppvekst- og lagringsprosessen, og potensielt fungerer i synergi med resistente planter lenger nede i veien.
"Jeg føler at dette kan være et stort gjennombrudd, " sier Shapiro. “Hvis vi er heldige, er dette ikke bare for Mars. Dette er en global innsats. ”
