تحليل الذكاء الاصطناعي لطفرات السرطان يؤدي إلى تحسين العلاج

فهي ليست وراثية وتوجد فقط في الخلايا المصابة وفي الخلايا الوليدة ، و مع تقدمنا ​​في العمر ، تزداد هذه التغييرات الجينومية ، ويصبح المشهد الطفري للشخص بشكل متزايد يشبه الفسيفساء الفريدة.

وعلى الرغم من أن المشاكل الجسدية تلعب دورًا مهمًا في تطور السرطان ، إلا أنه لا يُعرف عنها سوى القليل نسبيًا ، و يوضح الدكتور أشلي ساندرز ، رئيس مختبر استقرار الجينوم  في مركز ماكس ديلبروك بألمانيا، أن هناك نقص في الأساليب التي تحلل تأثيرها على وظيفة الخلية، و يتغير هذا بفضل نتائج الأبحاث الجديدة.

ولقد طورنا طريقة تحليل حسابية لاكتشاف وتحديد التأثيرات الوظيفية الجسدية، و مكن هذا الفريق من فهم العواقب الجزيئية للطفرات الجسدية الفردية في مرضى سرطان الدم المختلفين ، مما منحهم رؤى جديدة حول التعديلات الخاصة بالطفرة، ويقول ساندرز إنه قد يكون من الممكن أيضًا استخدام هذه النتائج لتطوير علاجات تستهدف الخلايا المتحورة ، مضيفًا أنها “تفتح آفاقًا جديدة ومثيرة للطب الشخصي.

وتستند حساباتهم إلى بيانات عن  طريقة تسلسل خلية واحدة خاصة لعب ساندرز دورًا أساسيًا في تطويرها وتم تقديمها لأول مرة إلى المجتمع العلمي في عام 2012. يمكن لهذه التقنية فحص جينوم الخلية بتفاصيل أكبر بكثير من تقنيات التسلسل التقليدية أحادية الخلية.

بفضل بروتوكول تجريبي متطور ، يمكن لطريقة  تحليل خيوط DNA الوالدين بشكل مستقل (أحدهما من الأب والآخر من الأم)، و باستخدام طرق التسلسل التقليدية ، فإن التمييز بين هذه المتجانسات – الكروموسومات المتشابهة في الشكل والبنية ولكنها ليست متطابقة – يكاد يكون مستحيلًا.

ويوضح ساندرز ، ومن خلال حل المتماثلات الفردية داخل الخلية ، يمكن التعرف على SVs الجسدية بشكل أفضل بكثير من الطرق الأخرى،  تم وصف النهج المستخدم للقيام بذلك من قبل الباحثة وزملاؤها في ورقة بحثية ظهرت في Nature Biotechnology في عام 2020.

فريق البحث هو جزء من التركيز البحثي المشترك “نهج الخلية الواحدة للطب الشخصي” لمعهد برلين للصحة في شاريتيه (BIH) ، شاريتيه – جامعة برلين ، ومركز ماكس ديلبروك.

وبناءً على هذا العمل ، أصبح بإمكانهم الآن أيضًا تحديد مواقع النيوكليوسومات في كل خلية. النيوكليوسومات عبارة عن وحدات من الحمض النووي ملفوفة حول مجمعات بروتينية تسمى الهستونات ، وتلعب دورًا مهمًا في تنظيم الكروموسومات. يمكن أن يتغير موضع النيوكليوسومات أثناء التعبير الجيني ، حيث يكشف نوع الالتفاف عما إذا كان الجين نشطًا أم لا. طورت ساندرز وزملاؤها خوارزمية التعلم الذاتي لمقارنة النشاط الجيني لخلايا المريض مع وبدون طفرات SV الجسدية ، مما يسمح لهم بتحديد التأثير الجزيئي للمتغيرات الهيكلية.

أهداف جديدة لعلاج السرطان

يوضح ساندرز: “يمكننا الآن أخذ عينة من مريض ، والبحث عن الطفرات التي أدت إلى المرض ، وكذلك معرفة مسارات الإشارات التي تعطلها الطفرات المسببة للمرض”. على سبيل المثال ، تمكن الفريق من تحديد طفرة نادرة ولكنها شديدة العدوانية لدى مريض سرطان الدم. زود تحليل النواة للباحثين بمعلومات حول مسارات الإشارات المعنية ، والتي استخدموها على وجه التحديد لتثبيط نمو الخلايا التي تحتوي على الطفرة.

يقول ساندرز: “هذا يعني أن اختبارًا واحدًا يخبرنا شيئًا عن الآليات الخلوية المشاركة في تكوين السرطان “. “يمكننا في النهاية استخدام هذه المعرفة لتطوير علاجات مخصصة ، مسترشدة بالحالة الفريدة لكل مريض.”