Senter for digitalt liv skal bruke datakraft og bioteknologi for å spare dyreforsøk og gi raskere resultater i vekstnæringer som oppdrett og legevitenskap. I første omgang skal seks prosjekter finne bedre fôr for laks, undersøke årsakene til schizofreni og bipolar lidelse, kartlegge hvordan torsken klarer forurensing og andre miljøendringer, utvikle en kunstig bukspyttkjertel for diabetespasienter og et  medisinsk laboratorium i miniformat. Illustrasjon: Shutterstock)
Senter for digitalt liv skal bruke datakraft og bioteknologi for å spare dyreforsøk og gi raskere resultater i vekstnæringer som oppdrett og legevitenskap. I første omgang skal seks prosjekter finne bedre fôr for laks, undersøke årsakene til schizofreni og bipolar lidelse, kartlegge hvordan torsken klarer forurensing og andre miljøendringer, utvikle en kunstig bukspyttkjertel for diabetespasienter og et medisinsk laboratorium i miniformat. Illustrasjon: Shutterstock)

Laksesimulator og digital hjerne i nytt forskningssenter

Data møter gener i Senter for digitalt liv.

Published

Hva har maten til en laks med bipolare lidelser hos mennesker å gjøre? Eller med stress hos torsk?

Svaret ligger bak de blinkende panelene til tallknuserne til norske universiteter – datasentrene.

Der skal matematiske modeller turbolade medisinske og biologiske forsøk og sette fart på utviklingen av bioteknologi. For ikke å si biohøyteknologi.

Den neste oljen

– Mange har store forventninger til at bioteknologien skal bli det neste norske flaggskipet når oljealderen seiler inn i solnedgangen, sier professor Trygve Brautaset ved NTNU til forskning.no.

– Kjemisk industri legges om til bioteknologisk industri internasjonalt, men i Norge har vi ikke sterke tradisjoner for industrialisering av bioteknologi, fortsetter han.

Virtuell tredeling

Professor Trygve Brautaset ved NTNU skal lede det nye Senter for digitalt liv. (Foto: NTNU)
Professor Trygve Brautaset ved NTNU skal lede det nye Senter for digitalt liv. (Foto: NTNU)

Dette skal nå Brautaset gjøre noe med. Han er leder for Senter for digitalt liv som startet opp denne uka. Hovedadministrasjonen legges til NTNU i Trondheim, men senteret blir på mange måter et virtuelt senter.

– Ledelsen er fordelt mellom NTNU, Universitetet i Bergen og Universitetet i Oslo. Her blir det mye bruk av telefon og Skype, sier Brautaset.

Forskjellige universitetskulturer

Vil ikke et tredelt senter lett kunne gå opp i limingen? Ville det ikke vært lettere å få til det tverrfaglige samarbeidet med biologer, informatikere og andre faggrupper i samme korridor?

– Vi har diskutert dette mye og kommet fram til at vi da ville tapt mangfoldet i de forskjellige kulturene ved universitetene, sier han.

Forskningsrådet har dessuten hele tiden vært klare på at de ønsket et virtuelt senter. 

– Senter for digitalt liv vil på sett og vis tvinge disse kulturene til et nasjonalt samarbeid, fortsetter han.

Matematisk laksemodell

Dessuten – forskerne som deltar, finnes også andre steder enn i Trondheim, Bergen og Oslo – for eksempel ved Norges miljø- og biovitenskapelige universitet – NMBU – på Ås.

En matematisk modell av en laks blir bygget opp på Ås av professor Jon Olav Vik og kollegene hans.

Tarm, lever, muskler og andre organer i den virtuelle oppdrettsfisken skal få smake mange forskjellige typer fôr.

Blant annet skal datamodellen fôres med trevirke, tang og tare, omformet av enzymer, gjær og bakterier.

Slik kan forskerne raskere finne fram til lovende erstatninger for det plantefôret som brukes nå og som bedre kunne gjort nytte som menneskeføde.

I slike tanker lever parr og smolt. Oppdrettere kan trene fisken i tanken, slik at den kommer i bedre form og tåler påkjenningene bedre når den skal ut i merder i sjøen. (Foto: Fra video av Sven Martin Jørgensen/Nofima)
I slike tanker lever parr og smolt. Oppdrettere kan trene fisken i tanken, slik at den kommer i bedre form og tåler påkjenningene bedre når den skal ut i merder i sjøen. (Foto: Fra video av Sven Martin Jørgensen/Nofima)

Begrenser dyreforsøk

Datamodeller kan også hjelpe forskerne å kartlegge sammenheng mellom arvestoff og hjernesykdommer som bipolar lidelse og schizofreni.

Førsteamanuensis Marianne Fyhn og kollegene hennes ved Universitetet i Oslo vil bruke modeller for å finne genene som bør undersøkes nærmere.

Både laksemodellen og hjernemodellen gjør det mulig for forskerne å finne raskt fram til de mest lovende løsningene.

Dermed kan dyreforsøk begrenses kraftig, til glede både for dyrene og forskerne – og forskningen.

Kart og terreng

Men vil ikke alltid en slik datamodell være en grov forenkling av virkeligheten? Hvordan kan forskerne være sikre på at modellen forenkler på riktig måte?

– Du kan sammenligne modellen med et kart og virkeligheten med terrenget, sier Brautaset.

– Du sammenligner kartet – modellen – med terrenget. Så tegner du kartet enda bedre. Modellen forbedres av erfaring med virkeligheten, fortsetter han.

Selvfølgelig ville det beste kartet vært det som var i målestokk en til en – terrenget selv. Men et så stort kart ville ikke fått plass i ryggsekken – eller i datamaskinene til forskerne.

– Målet er likevel å gjøre modellene så gode at de blir til hjelp for det man ønsker å forstå og det man ønsker å utvikle og konstruere, understreker Brautaset.

Hypoteser ut fra data

Datamodellene kan også endre måten forskerne arbeider på. Tidligere startet de ofte med en hypotese, en antagelse.

Så forsøkte forskerne å vise om antagelsen holdt stikk ved å gjøre eksperimenter og samle inn data. Nå er prosessen snudd på hodet.

– Forskningen har gått fra å være hypotesedrevet til datadrevet. Vi starter ofte med store mengder data som er vanskelige å tolke.

– Så – ved hjelp av datamodellene – kan vi hente hypoteser ut av disse dataene, sier Brautaset.

Stresset torsk

Studier av arvestoffet til torsken er et eksempel på hvordan rådata foredles til ny kunnskap.

Anders Goksøyr og kollegene hans ved Universitetet i Bergen skjærer torskelever opp i tynne skiver.

Ikke for å spise den, men for å se hvordan cellene reagerer når de blir utsatt for stress, miljøendringer som er typiske ute i havet – høyere vanntemperatur, surere vann og små mengder forurensning.

Forskerne ser på gener, proteiner og hele stoffskiftet i fisken. Så trekker de ut informasjon fra de store datamengdene og utvikler modeller for hva som skjer inne i torsken.

Seinere skal forsøk på fisk i tanker og ute i sjøen vise hvordan selv små endringer i miljøet påvirker bestanden og dermed fiskeriene.

Torsken på dette bildet er på vei gjennom en trål, og skal snart bli foreviget av et automatisk kamera. (Foto: Kongsberg Maritime/Simrad)
Torsken på dette bildet er på vei gjennom en trål, og skal snart bli foreviget av et automatisk kamera. (Foto: Kongsberg Maritime/Simrad)

Seks prosjekter

Den digitale laksen, hjernemodellene og torskens gener er bare tre eksempler på hvordan data og biologi skal møtes i Senter for digitalt liv.

– Allerede i år vil Forskningsrådet utlyse flere prosjekter innenfor Digitalt Liv. Vi ser for oss at det over tid blir mange flere prosjekter tilsluttet senteret enn i dag, sier senterkoordinator Marie Hjelmseth Aune til forskning.no.

Hittil er seks forskerprosjekter plukket ut av Forskningsrådet, som altså er en del av  senteret. De tre øvrige prosjektene skal utvikle nye antibiotika, en kunstig bukspyttkjertel for diabetespasienter og et medisinsk laboratorium i ørlite format.

Mer næringsrettet

Dette er prosjekter som peker tydelig mot konkrete, matnyttige produkter. Noen av dem er matnyttige også i direkte forstand. De skal gi bedre torskefangster og utbytte av oppdrettslaks.

Slik sett skiller Senter for digitalt liv seg litt fra Funksjonell genomforskning – FUGE – som ble avsluttet i 2011.

– Norsk bioteknologisk forskning skal bli mer internasjonal, mer næringsorientert og mer cutting edge innenfor utvalgte områder, heter det i en presentasjon av BIOTEK2021 fra Forskningsrådet, som Senter for digitalt liv er en del av.

Ikke kommersiell styring

Likevel – Brautaset er ikke engstelig for at forskningen skal bli dradd ned fra akademisk frihet mot den økonomiske bunnlinja.

– Hvis du ser på utlysningen til de seks første prosjektene fra Forskningsrådet, så er dette forskerprosjekter som ikke stiller krav om industrideltakelse, sier han.

– Dette har vi diskutert med Forskningsrådet. Det er kvalitet og den langsiktige innovasjonen i forskningen som vektlegges, ikke raskest mulig omsetting til industriprodukter, fortsetter han.

Fem år – og trolig lenger

Senter for digitalt liv skal i første omgang arbeide i fem år, fram til 2021.

– Hvis senteret utvikler seg slik vi ønsker det, er det likevel gode muligheter for at tidsrommet blir forlenget, sier Aune.

Lenke:

Nettside fra Forskningsrådet med presentasjon av de seks første prosjektene