COVID Genomics, czyli polscy zwycięzcy w hackathonie EU vs Virus Challenge

Trójka utalentowanych studentów z Polski bierze udział w paneuropejskiem konkursie Komisji Europejskiej #EUvsVirus Challenge, którego celem jest poskromienie koronowirusa. Piotr Grzegorczyk, Grzegorz Preibisch i Michał Borkowski z COVID Genomics pracują nad połączeniem modeli matematycznych z algorytmami uczenia maszynowego, aby móc z jak największą dokładnością przewidzieć w jakim kierunku, i w jakim czasie, zmutuje wirus SARS CoV-2. Na podstawie tych informacji, łatwiej będzie opracować skuteczną szczepionkę i lekarstwa.

– Z projektem wystartowaliśmy nieco ponad miesiąc temu, to był jeszcze marzec. Wzięliśmy wtedy udział w hackathonie „Hack the Crisis: Tech for Good” organizowanym przez GovTech Polska, w którym zdobyliśmy pierwszą nagrodę. To nam dało solidną motywację do dalszej pracy – mówi Piotr Grzegorczyk, student na wydziale matematyki Uniwersytetu Warszawskiego (UW), współtwórca projektu COVID Genomics.

Stwierdzili, że warto pójść za ciosem i wziąć udział w kolejnym wyzwaniu, czyli w EU vs Virus Challenge, o którym mieliśmy już przyjemność informować. Udział w wydarzeniu pozwoliłby im bardziej rozwinąć projekt, a przy okazji nawiązać kontakty i partnerstwa z odpowiednimi instytucjami i firmami. Przeszli przez dwudniowy hackathon i znaleźli się w gronie 117 zwycięskich projektów, które mają szansę zmienić przebieg pandemii COVID-19.

– Badamy w jaki sposób wirus się mutuje. Jesteśmy w trakcie tworzenia modelu predykcyjnego, który pozwoliłby z dużą dokładnością określić jakie konkretnie geny będą bardziej skłonne do mutacji. Mając taką wiedzę, firmy opracowujące szczepionki czy lekarstwa, będą mogły skupić się na celowaniu terapii na geny o małym prawdopodobieństwie mutacji, co znacząco wzmocni skuteczność takich szczepionek – wyjaśnia Piotr Grzegorczyk. 

Nie zagłębiając się zbytnio w szczegóły techniczne, technologie wykorzystywane przez COVID Genomics to język programistyczny Python oraz C++.  W modele matematyczne bazujące m.in. na łańcuchach Markowa – ciąg zdarzeń, w którym prawdopodobieństwo każdego zdarzenia zależy jedynie od wyniku poprzedniego – Piotr, Michał i Grzegorz chcą wpleść Machine Learning (ang. uczenie maszynowe), co może znacząco zwiększyć trafność predykcji modeli matematycznych.

– W tej chwili współpracujemy z wirusologami i dysponujemy danymi o poprzednich mutacjach wirusa. Niedługo planujemy umieścić na naszej stronie internetowej wstępny model matematyczny do predykcji. Jesteśmy też w trakcie szacowania trafności i marginesu błędu – wyjaśnia Piotr. 

Młodą trójkę wspomaga obecnie dwóch doświadczonych naukowców-mentorów: profesor Henryk Michalewski z UW, który dysponuje ogromną wiedzą i doświadczeniem w zakresie uczenia maszynowego, a dodatkowo jest współpracownikiem Google oraz Paweł Gora, doktorant informatyki, również z UW. Zgłosili się do nich sami i zaoferowali pomoc w rozwoju projektu. Doświadczeni naukowcy wspomogą młodszych kolegów właśnie w zaimplementowaniu uczenia maszynowego do modeli matematycznych.

– Największym wyzwaniem jest czas. Musimy wszystko zaplanować i robić natychmiast, żeby ocalić jak najwięcej istnień ludzkich. Do tego dochodzi brak informacji. Bardzo mało wiemy o samym wirusie, ponieważ niewiele jego genomów udało się zsekwencjonować. Być może z początku nasze algorytmy będziemy musieli wytrenować na podobnym, lecz innym wirusie, o którym wiemy zdecydowanie więcej. Później zaś udostępnić im dane dotyczące już SARS CoV-2– zwraca uwagę Piotr Grzegorczyk. 

COVID Genomics

Pomimo tego, że jest ich tylko trzech, każdy zajmuje się trochę innym wymiarem przedsięwzięcia. Za samą inicjatywą stoją Piotr i Grzegorz. Pierwszy zajmuje się ogólnymi kontaktami z potencjalnymi partnerami i otoczeniem instytucjonalno-biznesowym, drugi zaś rozmowami merytorycznymi, które dotyczą aspektów związanych z wirusologią. Obydwaj są studentami trzeciego roku wydziału matematyki na UW i tam też się poznali, dodatkowo Grzegorz studiuje na czwartym roku medycyny. Do Piotrka i Grzegorza po pierwszym hackathonie dołączył Michał, student piątego roku informatyki, który odpowiada za część programistyczną.

Za kilka dni COVID Genomics czeka kolejny etap EU vs Virus Challenge, czyli tzw. matchathon. Został im już przydzielony tzw. matchmaker, czyli osoba pomagająca w nawiązywaniu partnerstw z firmami oraz w znalezieniu funduszy na dalsze prace. – Zależy nam bardzo na poznaniu firm, które pracują nad szczepionkami i terapiami SARS CoV-2. Chcemy dokładnie wiedzieć jakie są ich potrzeby i w jaki sposób dostarczyć im narzędzie, aby mogły z niego wygodnie korzystać – zaznacza.

Pierwszego partnera pomysłowa trójka już zresztą ma. Współpracę z nią nawiązał bowiem Krzysztof Pyrć, profesor nauk medycznych Uniwersytetu Jagiellońskiego, który jest ekspertem i autorytetem w zakresie mikrobiologii i wirusologii. Wspólnie chcą ulepszyć skuteczność testów na SARS CoV-2, wykorzystując model predykcyjny COVID Genomics. Mutujące geny wirusa są bowiem również zagrożeniem dla trafności testów.  

Cała trójka jest obecnie bardzo zapracowana. Po rozmowie ze mną, Piotrka czekały tego dnia jeszcze trzy kolejne, w tym jedna ze wspomnianym matchmakerem. – Czasami ciężko jest znaleźć na to wszystko czas, ale świadomość, że możemy coś zmienić i pomóc ludziom daje nam ogromną motywację do działania – mówi.

Najbliższe plany na przyszłość? Poza nawiązaniem kontaktów z firmami z branży, poszukiwaniem funduszy na platformę, gdzie będą prezentowane klientom rozwiązania, najważniejszą rzeczą jest formalne zarejestrowanie działalności, bowiem COVID Genomics jest nadal tylko… nazwą projektu.

Trzymamy kciuki za poznanie partnerów podczas matchathonu!

Eryk Rutkowski

Departament Wsparcia Przedsiębiorczości PARP, Enterprise Europe Network