Υπάρχουν τεχνολογίες που είναι δύσκολο να περιγράψεις χωρίς να ακουστείς υπερβολικός.
Η κρυο-ηλεκτρονική μικροσκοπία, η περίφημη cryo-EM, είναι μία από αυτές.
Δεν πρόκειται απλώς για ένα πιο ισχυρό μικροσκόπιο, αλλά για έναν διαφορετικό τρόπο να βλέπουμε τον κόσμο της βιολογίας και της ύλης. Έναν τρόπο να παίρνεις τεράστιες ποσότητες δεδομένων και, μέσα από σύνθετες υπολογιστικές μεθόδους, να ανασυνθέτεις τρισδιάστατες δομές μορίων, πρωτεϊνών και μακρομοριακών συμπλόκων, φτάνοντας σε ορισμένες περιπτώσεις μέχρι την ατομική κλίμακα.
Στόχος του Έλληνα επιστήμονα ήταν η μεταφορά τεχνογνωσίας αιχμής και η δημιουργία της CryoUNITe, μιας εξειδικευμένης μονάδας cryo-EM υψηλών δυνατοτήτων μοναδικής για την Ελλάδα και ευρύτερα τη Νοτιοανατολική Ευρώπη, αλλά και ταυτόχρονα η ανάπτυξη ενός ολόκληρου οικοσυστήματος γύρω από την cryo-EM.
Για πολλά χρόνια αυτή η δυνατότητα βρισκόταν ουσιαστικά έξω από τα φυσικά σύνορα της Ελλάδας.
Τώρα βρίσκεται εδώ.
Στο Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών (ΕΙΕ) στην Αθήνα δημιουργείται μια νέα ερευνητική πραγματικότητα.
Τέσσερα κρυο-ηλεκτρονικά μικροσκόπια έχουν ήδη εγκατασταθεί από την άνοιξη που μας πέρασε, μια ομάδα επτά επιστημόνων εργάζεται γύρω από την υποδομή και ερευνητές από πανεπιστήμια και ερευνητικά ιδρύματα ολόκληρης της χώρας μπορούν πλέον να αποκτήσουν πρόσβαση σε μια τεχνολογία αιχμής που μέχρι πρόσφατα απαιτούσε συνεργασίες και ταξίδια στο εξωτερικό.
Πίσω από το εγχείρημα βρίσκεται ένας Έλληνας επιστήμονας που έχει διανύσει το μεγαλύτερο μέρος της ερευνητικής του διαδρομής στη Γερμανία.
Ο Παναγιώτης Καστρίτης.
Και η ιστορία του δεν είναι απλώς η ιστορία ενός επιτυχημένου ερευνητή.
Είναι μια ιστορία για το πώς το brain drain μπορεί, υπό προϋποθέσεις, να μετατραπεί σε brain circulation.
Ο Καστρίτης γεννήθηκε στην Αθήνα και σπούδασε Βιολογία στο Πανεπιστήμιο Αθηνών. Το διδακτορικό του στη Χημεία στο Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης τον οδήγησε στη συνέχεια στο Ευρωπαϊκό Εργαστήριο Μοριακής Βιολογίας (EMBL) στη Χαϊδελβέργη, σε ένα από τα σημαντικότερα ερευνητικά κέντρα της Ευρώπης.
Το 2018 δημιούργησε τη δική του ερευνητική ομάδα στη Γερμανία και ανέλαβε θέση Junior Professor στο Martin Luther University Halle-Wittenberg. Εκεί άρχισε να αναπτύσσει ακόμη περισσότερο την έρευνά του στη δομική βιολογία, στη μελέτη πρωτεϊνών και μακρομοριακών συμπλόκων και στις τεχνολογίες που επιτρέπουν στους επιστήμονες να «δουν» αυτές τις δομές.
Σήμερα στη Χάλλε είναι καθηγητής Ολοκληρωμένης (ή Συνδυαστικής) Δομικής Βιοχημείας (Integrative Structural Biochemistry). Πρόκειται για ένα επιστημονικό πεδίο που συνδυάζει πολλές διαφορετικές πειραματικές και υπολογιστικές μεθόδους για να αποκαλύψει τη τρισδιάστατη δομή και τη λειτουργία πολύπλοκων βιολογικών μακρομορίων, όπως τα υπερσύμπλοκα πρωτεΐνών ή νουκλεϊκών οξέων.
Παράλληλα, όμως, άρχισε να γράφει ένα δεύτερο επιστημονικό κεφάλαιο στην Ελλάδα το 2023 όταν ανέλαβε μια Έδρα Ευρωπαϊκού Χώρου Έρευνας -ERA Chair (έναν ανταγωνιστικότατο χρηματοδοτικό θεσμό -δράση της Ευρωπαϊκής Επιτροπής στο πλαίσιο του προγράμματος «Ορίζοντας Ευρώπη») στο Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών, στο πλαίσιο του ευρωπαϊκού προγράμματος Hot4Cryo.
Στόχος του Έλληνα επιστήμονα ήταν η μεταφορά τεχνογνωσίας αιχμής και η δημιουργία της CryoUNITe, μιας εξειδικευμένης μονάδας cryo-EM υψηλών δυνατοτήτων μοναδικής για την Ελλάδα και ευρύτερα τη Νοτιοανατολική Ευρώπη, αλλά και ταυτόχρονα η ανάπτυξη ενός ολόκληρου οικοσυστήματος γύρω από την cryo-EM.
«Φιλοδοξούμε να αναπτύξουμε μια υποδομή που θα ενισχύσει το ερευνητικό αποτύπωμα της Ελλάδας και θα λειτουργήσει ως σημείο αναφοράς για την ευρύτερη περιοχή», λέει ο ίδιος στο WIRED Greece.
Η σημασία της εν λόγω τεχνολογίας έχει αναγνωριστεί διεθνώς και συνδέεται με σημαντικές εξελίξεις στη σύγχρονη δομική βιολογία.
Η κρυο-ηλεκτρονική μικροσκοπία επιτρέπει στους ερευνητές να μελετούν βιολογικά δείγματα σε εξαιρετικά υψηλή ανάλυση, αφού προηγουμένως αυτά ψυχθούν με τρόπο που διατηρεί τη δομή τους.
Η ίδια τεχνολογία χρησιμοποιήθηκε ευρέως και στην έρευνα γύρω από τον SARS-CoV-2, καθώς η γνώση της δομής των πρωτεϊνών του ιού αποτέλεσε σημαντικό κομμάτι της προσπάθειας κατανόησης του τρόπου με τον οποίο ο ιός αλληλεπιδρά με τα κύτταρα, καθώς και για το σχεδιασμό φαρμάκων που τον αναστέλλουν.
Όπως εξηγεί στο WIRED Greece ο Καστρίτης, η τεχνική μπορεί να δώσει εικόνες τόσο υψηλής ανάλυσης ώστε να επιτρέψει την παρατήρηση όχι μόνο κυττάρων και των δομών τους, αλλά και πολύ μικρότερων έως ελάχιστου μεγέθους μοριακών δομών.
Η διαφορά από την κλασική ηλεκτρονική μικροσκοπία βρίσκεται, μεταξύ άλλων, στη διατήρηση ενός ποικίλου δείγματος μέσω πολύ χαμηλών θερμοκρασιών. Έτσι οι ερευνητές μπορούν να εξετάζουν βιολογικές δομές με τρόπο που διατηρεί καλύτερα τα χαρακτηριστικά τους.
Αλλά ένα σύγχρονο εργαστήριο cryo-EM δεν είναι πλέον μόνο υπόθεση φυσικής και βιολογίας. Είναι και υπόθεση πληροφορικής και δη, τεχνητής νοημοσύνης.
Μία από τις δημοσιεύσεις της ομάδας του Καστρίτη, σε συνεργασία με τον Καθηγητής Μηχανικής Μάθησης του ΕΚΠΑ Γιάννη Παναγάκη, το 2025 στο Cell Reports Methods, αφορά τη χρήση self-supervised learning για τον εντοπισμό σωματιδίων σε εικόνες cryo-EM. Σε άλλη εργασία, που δημοσιεύθηκε στο Structure το 2024, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το AlphaFold 3 για να μελετήσουν την ποιότητα πρόβλεψης των νέων αυτών αλγορίθμων για ενδογενή πρωτεϊνικά σύμπλοκα.
Σύμφωνα με τον ίδιο η παραγωγή νέας γνώσης προχωρά με ταχύτατο ρυθμό.
«Είναι χαρακτηριστικό ότι μέχρι στιγμής έχουν παραχθεί περισσότερες από 20 επιστημονικές δημοσιεύσεις από την υλοποίηση του έργου μου στο Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών», λέει χαρακτηριστικά ο Καστρίτης.
Το μοτίβο είναι χαρακτηριστικό της νέας εποχής της δομικής βιολογίας: Το κρυο-ηλεκτρονικό μικροσκόπιο παράγει δεδομένα, οι αλγόριθμοι τα οργανώνουν και οι επιστήμονες προσπαθούν να καταλάβουν τι σημαίνουν.
Και τα δεδομένα είναι πολλά. Πάρα πολλά.
Η ομάδα του Hot4Cryo αναφέρει ότι μια πλήρως λειτουργική cryo-EM εγκατάσταση μπορεί να παράγει κατά μέσο όρο περίπου 8 terabytes δεδομένων το 24ωρο (αφού μια εικόνα είναι 600ΜΒ και το μικροσκόπιο κάνει περίπου 600 λήψεις την ώρα).
Αυτό σημαίνει ότι η δημιουργία μιας τέτοιας εγκατάστασης απαιτεί παράλληλα ισχυρές υπολογιστικές υποδομές, αποθηκευτικό χώρο και σύγχρονες μεθόδους ανάλυσης δεδομένων. Μια πιθανή συνεργασία μεταξύ εθνικών υποδομών θα μπορούσε να είναι για παράδειγμα, μεταξύ της cryo-EM στο ΕΙΕ και του εθνικού υπερ-υπολογιστή «Δαίδαλου» στο Λαύριο.
Η cryo-EM υποδομή μπορεί να αποτελέσει εργαλείο για ερωτήματα που αφορούν τη βιολογία, τη χημεία, τη νανοτεχνολογία και τα προηγμένα υλικά.
Δεν είναι τυχαίο ότι στην ερευνητική παραγωγή που συνδέεται με το Hot4Cryo περιλαμβάνονται εργασίες σε διαφορετικά πεδία, από πρωτεϊνικά σύμπλοκα και ιούς μέχρι φωτοσυστήματα και τεχνητά υλικά.
«Το Hot4Cryo έχει θέσει ως ερευνητικές κατευθύνσεις, μεταξύ άλλων, την έρευνα για τον καρκίνο, την υγεία του εδάφους και την προσαρμογή στην κλιματική αλλαγή», σημειώνει ο Καστρίτης.
Ο ίδιος δίνει έμφαση και σε κάτι λιγότερο εντυπωσιακό αλλά ίσως σημαντικότερο: «η σύγχρονη επιστήμη είναι ομαδική δουλειά».
Και αυτό είναι ακριβώς το σημείο στο οποίο το Hot4Cryo αποκτά μεγαλύτερο ενδιαφέρον.
Η Ελλάδα δεν αποκτά απλώς πρόσβαση σε μία νέα τεχνολογία. Επιχειρεί να αποκτήσει ανθρώπους που να ξέρουν να την αναπτύξουν, να εκπαιδεύσουν άλλους, να δημιουργήσουν διεθνείς συνεργασίες και να παραγάγουν νέα επιστημονική γνώση.
Υπάρχει όμως, και μια δεύτερη ανάγνωση της ιστορίας του Hot4Cryo
Η υποδομή είναι μέρος της ιστορίας Ελλήνων επιστημόνων που έφυγαν στο εξωτερικό και απέκτησαν εμπειρία σε μεγάλα ερευνητικά κέντρα και που στη συνέχεια άρχισαν να δημιουργούν δεσμούς με την ελληνική ερευνητική πραγματικότητα.
Ο Καστρίτης είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα αυτής της διαδρομής.
Η διαφορά τώρα είναι ότι δεν επιστρέφει απλώς για να εργαστεί σε ένα υπάρχον εργαστήριο. Συμμετέχει ενεργά στη δημιουργία μιας νέας υποδομής.
Η πρώτη εικόνα υψηλής ανάλυσης του Krios G4 από το Εθνικό Ίδρυμα Ερευνών μπορεί να έμοιαζε με μια μικρή τεχνική λεπτομέρεια, αλλά στην πραγματικότητα, ήταν το σημείο όπου ένα ευρωπαϊκό σχέδιο πέρασε από το χαρτί στην πράξη.
Τα μικροσκόπια εγκαταστάθηκαν. Το workflow δοκιμάστηκε. Οι πρώτες εικόνες καταγράφηκαν.
Τώρα αρχίζει το δύσκολο κομμάτι.
Να γεμίσει αυτή η υποδομή με ερευνητικά ερωτήματα, με δεδομένα, με ανθρώπους, με δημοσιεύσεις και με συνεργασίες.
Αν συμβεί αυτό τότε η ιστορία του Hot4Cryo θα είναι κάτι περισσότερο από μια ιστορία για τέσσερα μικροσκόπια.
Θα είναι μια ιστορία για το πώς η Ελλάδα μπορεί να ξαναφέρει πίσω όχι μόνο τους ανθρώπους της, αλλά και την επιστημονική τεχνογνωσία που εκείνοι απέκτησαν μέσα από το επιστημονικό τους ταξίδι στον κόσμο, την οποία θα προσφέρουν σε νέους επιστήμονες εκπαιδεύοντάς τους στην χώρα που τους έδωσε τα πρώτα εφόδια.
Και ίσως αυτό να είναι το πιο σημαντικό πράγμα που μπορεί να δει κανείς μέσα από ένα κρυο-ηλεκτρονικό μικροσκόπιο.
Με την εγγραφή σας, συμφωνείτε με τους Όρους Χρήσης μας (συμπεριλαμβανομένης της παραίτησης από ομαδικές αγωγές και των διατάξεων διαιτησίας) και αναγνωρίζετε την Πολιτική Απορρήτου μας.
