إزالة الكروموسومات الزائدة في الخلايا السرطانية يمنع نمو الأورام الخبيثة

تطوير أدوية تجريبية لمكافحتها

إزالة الكروموسومات الزائدة في الخلايا السرطانية يمنع نمو الأورام الخبيثة
TT

إزالة الكروموسومات الزائدة في الخلايا السرطانية يمنع نمو الأورام الخبيثة

إزالة الكروموسومات الزائدة في الخلايا السرطانية يمنع نمو الأورام الخبيثة

تحتوي العديد من الخلايا السرطانية على عدد كبير جداً من الكروموسومات التي لها دور في تعزيز السرطان. ويمكن إعاقة نمو الورم في الخلايا السرطانية عن طريق القضاء على الكروموسومات الزائدة، وفقاً لدراسة حديثة. فقد وجد الباحثون أن هذه الكروموسومات الإضافية تلعب دوراً حيوياً في دعم نمو الأورام، لذا يمكن أن يؤدي استهدافها وإزالتها إلى منع تكون الأورام. ويقدم هذا الاكتشاف نهجاً جديداً واعداً لعلاج السرطان عن طريق القضاء الانتقائي على هذه الكروموسومات غير الطبيعية

لغز الكروموسومات الزائدة

ظل دور الكروموسومات الزائدة في السرطان لغزاً قديماً مع عدم اليقين بشأن ما إذا كانت هي التي تسبب السرطان أم أنها نتيجة له. ومع ذلك فإن دراسة حديثة نشرت في مجلة «ساينس» في 6 يوليو (تموز) الحالي 2023 بقيادة جيسون شيلتزر الأستاذ المساعد للجراحة في كلية الطب بجامعة ييل في الولايات المتحدة تلقي الضوء على هذا السؤال باستخدام تقنية هندسة الجينات المعروفة باسم كريسبر CRISPR لتحرير وقص الجينات -وهي إحدى تقنيات الهندسة الوراثية في البيولوجيا الجزيئية التي يمكن من خلالها تعديل جينومات الكائنات الحية.

وطوَّر الباحثون في الدراسة نهجاً جديداً لإزالة الكروموسومات بأكملها من الخلايا السرطانية ونجحوا في استهداف اختلال الصيغة الصبغية نتيجة وجود عدد غير طبيعي من الكروموسومات في الخلية aneuploidy، في ثلاثة أنواع من السرطانات هي سرطان الجلد والمعدة والمبيض باستخدام طريقتهم المبتكرة المسماة «استعادة الاضطرابات في الخلايا غير الصبغية باستخدام كريسبر» Disomy in Aneuploid cells CRISPR Restoring Targeting (ReDACT).

تقنية «كريسبر» للتحرير والقصّ الجيني

نهج جديد لإزالة الكروموسومات بأكملها من الخلايا السرطانية، في ثلاثة أنواع من السرطانات: سرطان الجلد وسرطان المعدة وسرطان المبيض

وركزت الدراسة بشكل خاص على إزالة نسخة ثالثة غير طبيعية من الجزء الممتد (الذراع q) من الكروموسوم 1 الذي كثيراً ما يُلاحظ في أنواع السرطان المختلفة المرتبطة بتطور المرض، وغالباً ما يحدث مبكراً في تطور السرطان. ومن اللافت للنظر أن القضاء على اختلال الصيغة الصبغية من جينومات هذه الخلايا السرطانية باستخدام استعادة الاضطرابات في الخلايا أضرَّ بشكل كبير بقدرتها الخبيثة وفقدانها القدرة على تكوين الأورام.

«إدمان الاختلال»

بناءً على تلك النتائج طرح الباحثون مفهوم «إدمان اختلال الصيغة الصبغية» aneuploidy addiction في الخلايا السرطانية مقارنة بالاكتشاف السابق لـ «إدمان الجينات الورمية» oncogene addiction مما يدل على أن القضاء على الجينات المسرطنة يعطل قدرات تكوين الأورام السرطانية.

وعندما درسوا دور نسخة إضافية من الكروموسوم q 1 في تعزيز السرطان وجدوا أن الجينات ذات التمثيل الزائد على ثلاثة كروموسومات بدلاً من الاثنين النموذجيين، تحفز نمو الخلايا السرطانية وقد كشف هذا الإفراط في التعبير الجيني عن ثغرة يمكن استهدافها في السرطانات التي تعاني من اختلال الصيغة الصبغية وعند استخدام «كريسبر» مرة أخرى أظهر العلماء أن الأنواع الأخرى من اختلال الصيغة الصبغية كانت أيضاً موجودة وقد اكتسبت الخلايا السرطانية التي تحتوي على أذرع إضافية من الكروموسومات 7 أو 8 زيادة في النمو أيضاً.

ومع ذلك، فإن اختلال الصيغة الصبغية للكروموسوم 1 يوفر فائدة أكبر وكانت الخلايا السرطانية «مدمنة» على هذا التغيير الذي كان ضرورياً للنمو السريع. وقد يكون هذا الإدمان على اختلال الصيغة الصبغية نقطة ضعف، إذ يحمل الذراع الأكبر للكروموسوم جيناً واحداً يمكن لبروتينه تنشيط بعض الأدوية، وإن الخلايا المختلة الصبغية تمتلك نسخة ثالثة من الجين لذا يجب أن تولد المزيد من الخلايا النشطة.

أدوية تجريبية

وعندما اختبر الباحثون اثنين من الأدوية على الخلايا السرطانية وجدوا أن الجزيئات تقتل نسبة أكبر من الخلايا التي كانت مختلة الصيغة الصبغية للذراع الطويلة للكروموسوم 1 حيث يستخدم أحد هذه الأدوية الآن في التجارب السريرية كعلاج للسرطان. وسيعمل بشكل أفضل مع المرضى الذين يعانون من اختلال الصيغة الصبغية للكروموسوم 1 في أورامهم كما يقول الباحثون.

من ناحية أخرى، يحذر عالم بيولوجيا السرطان وأخصائي علم الأمراض جينسونغ ليو من مركز إم دي أندرسون للسرطان بجامعة تكساس في الولايات المتحدة من أن اختلال الصيغة الصبغية هو مجرد واحد من الخلط الجينومي في الخلايا السرطانية ويضيف أن الخلايا السرطانية غالباً ما تكتسب مجموعات كاملة من الكروموسومات، وليس الكروموسومات الفردية فقط مما يؤدي إلى أعداد غير طبيعية من جميع الكروموسومات الـ23. ويضيف أن الباحثين «فقدوا شيئاً أساسياً» بالتركيز على اختلال الصيغة الصبغية، وأن استهداف اختلال الصيغة الصبغية قد لا يكون فعالاً نظراً للتغيرات الجينية العديدة في الخلايا السرطانية.



تطوير روبوت لتنظيف دورات المياه

ذراع روبوتية ذكية (جامعة فيينا للتكنولوجيا)
ذراع روبوتية ذكية (جامعة فيينا للتكنولوجيا)
TT

تطوير روبوت لتنظيف دورات المياه

ذراع روبوتية ذكية (جامعة فيينا للتكنولوجيا)
ذراع روبوتية ذكية (جامعة فيينا للتكنولوجيا)

نجح فريق من الباحثين من جامعة فيينا للتكنولوجيا في النمسا، في تطوير روبوت جديد يمكنه أن يحاكي حركات البشر في تنظيف دورات المياه بكفاءة عالية، عبر استخدام إسفنجة تنظيف مزودة بأجهزة استشعار وعلامات تتبع تظهر للروبوتات ماذا ينبغي عليها أن تفعل.

يقول البروفيسور أندرياس كوجي، من معهد الأتمتة والتحكم في جامعة فيينا، في بيان صادر الجمعة: «إن التقاط الشكل الهندسي لحوض الغسيل باستخدام الكاميرات أمر بسيط نسبياً. لكن هذه ليست الخطوة الحاسمة. الأصعب بكثير تعليم الروبوت أي نوع من الحركة مطلوب لأي جزء من السطح؟ وما مدى سرعة الحركة؟ وما الزاوية المناسبة؟ وما الكمية المناسبة من القوة؟».

وتتم أتمتة الروبوتات كي تقوم بأعمال مملة أو غير مرغوبة للبشر. ومع ذلك، فإن المهام الشاقة مثل تنظيف دورات المياه قد يكون من الصعب جداً أتمتة مهامها. إذ كيف يمكن حساب حركة ذراع الروبوت بحيث يمكنها الوصول إلى كل جزء من أحواض دورة المياه؟ وماذا لو كان للحوض حواف منحنية بشكل غير عادي؟ وما مقدار القوة التي يجب تطبيقها عند أي نقطة؟

ووفق الدراسة المنشورة ضمن أعمال المؤتمر الدولي حول «الروبوتات والأنظمة الذكية IROS 2024» الذى أقيم في مدينة أبوظبي الإماراتية، في الفترة من 14 - 18 أكتوبر (تشرين الأول) 2024، سيكون من المستهلك للوقت للغاية ترميز كل هذه الأشياء بدقة في قواعد بيانات ثابتة وصيغ رياضية محددة مسبقاً.

إسفنجة تنظيف مزودة بأجهزة استشعار (جامعة فيينا للتكنولوجيا)

تقدم للمؤتمر أكثر من 3500 ورقة بحثية، حصل ابتكار جامعة فيينا للتكنولوجيا على جائزة أفضل ورقة تطبيقية، كما تم التصويت عليه بوصفه واحداً من أفضل الابتكارات لهذا العام.

يقول الباحثون إنهم اتبعوا نهجاً مختلفاً؛ إذ يُظهر الإنسان للروبوت عدة مرات ما يجب أن يفعله. كما يتم استخدام إسفنجة معدة خصيصاً لتنظيف حافة الحوض. ومن خلال مراقبة الإنسان، يتعلم الروبوت كيفية التنظيف ويمكنه تطبيق هذه المعرفة بمرونة على أشياء ذات أشكال مختلفة.

يقول كريستيان هارتل نيسيك، رئيس مجموعة الروبوتات الصناعية في فريق أندرياس كوجي: «أردنا إيجاد طريقة للسماح للروبوت بالتعلم بطريقة مماثلة جداً للبشر».

ووفق الورقة البحثية، تم تطوير أداة تنظيف خاصة لهذا الغرض، إسفنجة تنظيف مزودة بأجهزة استشعار للقوة وعلامات تتبع للبشر من أجل تنظيف الحوض بشكل متكرر، وكما يوضح كريستيان هارتل نيسيك: «نولد كمية هائلة من البيانات من عدد قليل من العروض التوضيحية، التي تتم معالجتها بعد ذلك حتى يتعلم الروبوت ما يعنيه التنظيف المناسب».

أصبحت عملية التعلم هذه ممكنة بفضل استراتيجية معالجة البيانات المبتكرة التي طورها فريق البحث في جامعة فيينا. وهي تجمع بين العديد من التقنيات الموجودة في مجال التعلم الآلي: تتم معالجة بيانات القياس إحصائياً أولاً، ويتم استخدام النتائج لتدريب الشبكة العصبية على تعلم عناصر الحركة المحددة مسبقاً، ثم يتم التحكم في ذراع الروبوت بشكل مثالي لتنظيف السطح. تمكّن خوارزمية التعلم المبتكرة هذه الروبوت من تنظيف الحوض بالكامل أو الأشياء الأخرى ذات السطح المعقد بعد التدريب.

ويوضح طالب الدكتوراه كريستوف أونجر من مجموعة الروبوتات الصناعية: «يتعلم الروبوت أنه يجب عليه حمل الإسفنجة بشكل مختلف اعتماداً على شكل السطح، وأن عليه تطبيق قدر مختلف من القوة على منطقة منحنية بإحكام بدلاً من سطح مستوٍ».

وتطبق التكنولوجيا الجديدة أيضاً على العديد من العمليات، سواء صقل الأعمال الخشبية في النجارة، أو إصلاح وتلميع أضرار الطلاء على هياكل المركبات، أو لحام أجزاء الصفائح المعدنية في ورشات العمل المعدنية.

في المستقبل، يمكن وضع الروبوت على منصة متحركة لاستخدامه بوصفه مساعداً مفيداً في أي مكان في الورشة. ويمكن لهذه الروبوتات بعد ذلك مشاركة معرفتها مع الروبوتات الأخرى.

يقول أندرياس كوجي: «لنتخيل أن العديد من الورشات تستخدم روبوتات التعلم الذاتي هذه لصقل الأسطح أو طلائها... يمكن لهذه التكنولوجيا بعد ذلك السماح للروبوتات باكتساب الخبرة بشكل فردي باستخدام البيانات المتولدة لديها».