طفرة وراثية نادرة تسبب التقزم قد تبطئ الشيخوخة

«متلازمة لارون» تقلل أخطار أمراض الشرايين

طفرة وراثية نادرة تسبب التقزم قد تبطئ الشيخوخة
TT

طفرة وراثية نادرة تسبب التقزم قد تبطئ الشيخوخة

طفرة وراثية نادرة تسبب التقزم قد تبطئ الشيخوخة

جذب انتباهَ الباحثين الذين يدرسون الشيخوخة والأمراض الأيضية شكلٌ نادرٌ من التقزم يعرف باسم متلازمة لارون (LS) Laron syndrome. ويؤثر شكل التقزم هذا على بضع مئات فقط من الأفراد في جميع أنحاء العالم.

وترتبط هذه المتلازمة أيضاً بالعديد من التأثيرات الصحية الإيجابية، إذ ربطت دراسات سابقة بينها والحماية من حالات مثل مرض السكري والسرطان والتدهور المعرفي.

وتعرف «متلازمة لارون» أيضاً باسم «نقص مستقبلات هرمون النمو» growth hormone receptor deficiency (GHRD)، وهي اضطراب وراثي جسمي متنحٍ يتميز بنقص إنتاج عامل النمو الشبيه بالإنسولين Insulin-like growth factor (IGF-1) التي عادة ما يكون سببها طفرات مستقبلات هرمون النمو الموروثة. وقد تم تحديد أكثر من 70 طفرة في جين مستقبلات هرمون النمو في جميع أنحاء العالم.

متلازمة تقلل أمراض القلب

في دراسة حديثة من الإكوادور نشرت في 26 أبريل (نيسان) 2024 في مجلة Med Trends in Genetics برئاسة خايمي جيفارا أغيري اختصاصي الغدد الصماء كلية الطب ومعهد الغدد الصماء جامعة سان فرنسيسكو دي كيتو في الإكوادور، سلط الباحثون الضوء على اكتشاف مهم آخر هو أن الأفراد المصابين بمتلازمة لارون يبدو أن لديهم خطراً أقل للإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية.

* وفي هذه الدراسة التي أجريت في الإكوادور تم فحص 24 فرداً مصاباً بالمتلازمة و27 من أقاربهم جميعهم يعيشون في الإكوادور، وهي الدولة التي تضم نحو ثلث جميع الأشخاص المصابين بهذه الحالة.

* وكشفت نتائج الدراسة أن المصابين بمتلازمة لارون أظهروا انخفاضاً في ضغط الدم وانخفاض تراكم الدهون في الشرايين، كما أن جدار الشريان السباتي أقل سماكة من أقاربهم الذين لا يعانون من هذه المتلازمة بعد متابعة هذه المجموعة، منذ الوقت الذي تم فيه تحديد مجموعة من الحالات في عدد قليل من القرى المنعزلة في جبال الأنديز.

ويقول فالتر لونغو عالم الشيخوخة الحيوية بجامعة جنوب كاليفورنيا في لوس أنجليس، والمؤلف المشارك في الدراسة إن النتائج أظهرت أن المصابين بمتلازمة لارون محميون من جميع الأمراض الرئيسية المرتبطة بالعمر. ويضيف أن دراسة تفاصيل المتلازمة قد تلهم تطوير أدوية أو أنظمة غذائية ذات تأثيرات وقائية مماثلة.

من الإكوادور إلى العالم

يعاني الأشخاص المصابون بمتلازمة لارون من نقص في مستقبلات هرمون النمو ما يمنع أجسامهم من استخدام الهرمون بشكل صحيح. ولدى هؤلاء الأفراد مستويات طبيعية أو عالية من الهرمون لكن لديهم مستويات منخفضة من عامل النمو الشبيه بالأنسولين يُسمى أيضاً السوماتوميدين C (somatomedin C (الذي عادة ما يساعد هرمون النمو على تعزيز نمو العظام والأنسجة، كما انه يلعب دوراً مهماً في النمو في مرحلة الطفولة وله تأثيرات بنائية لدى البالغين. وهو هرمون مشابه في التركيب الجزيئي لتركيب الإنسولين.

وكان عالم الغدد الصماء ثايس فيليلا من الجامعة الفيدرالية في ميناس جيرايس كلية الطب قسم الغدد الصماء للأطفال والمراهقين بيلو هوريزونتي في البرازيل وزملاؤه قد وجدوا في دراسه سابقه نشرت في مجلة Genetics and Molecular Biology في 20 يناير (كانون الثاني) 2020 تأثيرات وقائية مماثلة للقلب والأوعية الدموية في مجموعة من الأشخاص الذين كان يتابعهم لأكثر من 30 عاماً في البرازيل.

وكان الباحثون مهتمين باحتمال أن يعيش الأشخاص المصابون بمتلازمة لارون لفترة أطول من المتوسط، إلا أن خايمي جيفارا أغيري وفالتر لونغو وزملاؤهما من الباحثين من الإكوادور لم يجدوا أي علامة على ذلك. لكنهم ما زالوا يأملون في العثور على إشارة طول العمر إذا قارنوا الأشخاص المصابين بالمتلازمة مع أشقائهم غير المصابين.

الودانة من أستراليا

ومن الإكوادور والبرازيل إلى أستراليا وجد رافي سافاريرايان عالم الوراثة السريرية والباحث في معهد مردوخ لأبحاث الأطفال في ملبورن أستراليا وزملاؤه في البحث المنشور في مجلة نيتشر Nature في 30 أغسطس (آب) 2023 نتائج مماثلة للمرضى الذين يعانون من نوع آخر من التقزم يسمى الودانة achondroplasia، وهو اضطراب في نمو العظام يؤدي إلى التقزم بسبب طفرة جينية في الذراعين والساقين.

وهذا هو الشكل الأكثر شيوعاً لقِصَر القامة للبالغين الذين يقل طولهم عن 1.5 متر. ويستطيع جميع الأطفال المصابين بالودانة تقريباً أن يعيشوا حياة كاملة وصحية بعد التشخيص. وكان الأمر مثيراً للاهتمام في التشابه بين الحالتين، أي المصابين بمتلازمة لارون والمصابين بتقزم الودانة.

رصد وتمييز الجينات

ويضيف فالتر لونغو أن العمل الحالي مهم في المساعدة على تمييز الجينات والمسارات التي قد توفر الحماية ضد أمراض القلب والأوعية الدموية. ويقول إن تحديد هذه الجينات له أهمية حاسمة بالنسبة للتدخلات الغذائية أو الدوائية في المستقبل، كما يأمل أن تلهم النتائج الأخيرة تطوير استراتيجيات جديدة للوقاية من هذه الأمراض لدى الأشخاص الذين لا يعانون من هذه الحالة، وربما تطوير دواء عن طريق الفم لخفض مستويات عامل النمو الشبيه بالإنسولين عن طريق استهداف مستقبل هرمون النمو.

وتمتد الآثار المحتملة لهذه النتائج إلى ما هو أبعد من متلازمة لارون، مما يثير الاهتمام بفهم الآليات الجينية والجزيئية الأساسية التي توفر الحماية ضد أمراض القلب والأوعية الدموية. ويأمل الباحثون في الاستفادة من هذه المعرفة لتطوير استراتيجيات جديدة للوقاية من تلك الأمراض لدى عامة السكان مثل استهداف مستقبلات هرمون النمو لتنظيم مستويات عامل النمو الشبيه بالإنسولين.

بالإضافة إلى ذلك تُبذل الجهود لدعم الأفراد المصابين بمتلازمة لارون من خلال التدخلات الطبية والعلاجات التي تهدف إلى تحسين صحتهم العامة ونوعية حياتهم. وتشمل هذه المبادرات الدعوة إلى الوصول إلى علاج عامل النمو الشبيه بالإنسولين واستكشاف الأساليب الغذائية وتوفير الرعاية الطبية للأفراد المصابين بالمتلازمة.

ويعدُّ هذا الاكتشاف دليلاً حاسماً يشير إلى الحماية من الأمراض الرئيسية المرتبطة بالعمر بين الأفراد المصابين بمتلازمة لارون، وتؤكد الدراسة على أهمية الحالات الوراثية النادرة؛ مثل متلازمة لارون في الكشف عن رؤى حول صحة الإنسان والأمراض، مع إمكانية توجيه استراتيجيات علاجية جديدة وتحسين نتائج المرضى.



«جراح آلي» بذكاء اصطناعي دُرّب على مشاهدة فيديوهات طبية

«جراح آلي» بذكاء اصطناعي دُرّب على مشاهدة فيديوهات طبية
TT

«جراح آلي» بذكاء اصطناعي دُرّب على مشاهدة فيديوهات طبية

«جراح آلي» بذكاء اصطناعي دُرّب على مشاهدة فيديوهات طبية

«تخيل أنك بحاجة إلى إجراء عملية جراحية في غضون بضع دقائق لأنك قد لا تنجو... لا يوجد جراحون في الجوار ولكن يوجد روبوت جراحي مستقل متاح يمكنه إجراء هذا الإجراء باحتمالية عالية جداً للنجاح، هل ستغتنم الفرصة؟» هذا ما أجابني به طالب ما بعد الدكتوراه بجامعة جونز هوبكنز عبر البريد الإلكتروني، لدى سؤالي عن التطوير الجديد.

تعليم الروبوت بمقاطع فيديو للجراحة

لأول مرة في التاريخ، تمكن كيم وزملاؤه من تعليم الذكاء الاصطناعي استخدام آلة جراحة آلية لأداء مهام جراحية دقيقة، من خلال جعلها تشاهد آلاف الساعات من الإجراءات الفعلية التي تحدث في ردهات جراحية حقيقية. ويقول فريق البحث إنه تطور رائد يتجاوز حدوداً طبية محددة ويفتح الطريق لعصر جديد في الرعاية الصحية.

وفقاً لورقتهم البحثية المنشورة حديثاً، يقول الباحثون إن الذكاء الاصطناعي تمكن من تحقيق مستوى أداء مماثل لجراحي البشر دون برمجة مسبقة.

جراحة بتوظيف الروبوت

تدريب على العروض بدلاً من البرمجة

وبدلاً من محاولة برمجة الروبوت بشق الأنفس للعمل -وهو ما تقول ورقة البحث إنه فشل دائماً في الماضي- قاموا بتدريب هذا الذكاء الاصطناعي من خلال شيء يسمى التعلم بالتقليد، وهو فرع من الذكاء الاصطناعي حيث تراقب الآلة وتكرر الأفعال البشرية. سمح هذا للذكاء الاصطناعي بتعلم التسلسلات المعقدة للأفعال المطلوبة لإكمال المهام الجراحية عن طريق تقسيمها إلى مكونات حركية. وتترجم هذه المكونات إلى أفعال أبسط -مثل زوايا المفاصل ومواضعها ومساراتها- والتي يسهل فهمها وتكرارها وتكييفها أثناء الجراحة.

توظيف روبوت «دافنشي» للتدريب

استخدم كيم وزملاؤه نظام دافنشي الجراحي كأيدٍ وعيون لهذا الذكاء الاصطناعي. ولكن قبل استخدام المنصة الروبوتية الراسخة (التي يستخدمها الجراحون حالياً لإجراء عمليات دقيقة محلياً وعن بُعد) لإثبات نجاح الذكاء الاصطناعي الجديد، قاموا أيضاً بتشغيل محاكاة افتراضية. وقد سمح هذا بتكرار أسرع وتحقق من السلامة قبل تطبيق الإجراءات التي تم تعلمها على الأجهزة الفعلية.

«كل ما نحتاجه هو إدخال الصورة، ثم يجد نظام الذكاء الاصطناعي هذا الإجراء الصحيح»، كما يقول كيم. كانت روبوتات دافنشي أيضاً مصدر مقاطع الفيديو التي حللها الذكاء الاصطناعي، باستخدام أكثر من 10000 تسجيل تم التقاطها بواسطة كاميرات المعصم أثناء العمليات الجراحية التي يقودها الإنسان.

تعلّم 3 مهام جراحية

وكان الهدف تعلم ثلاث مهام جراحية: التعامل مع إبرة جراحية وتحديد موضعها، ورفع الأنسجة والتلاعب بها بعناية، والخياطة -كلها مهام معقدة تتطلب تحكماً دقيقاً وحساساً للغاية.

مكنت مجموعة البيانات واسعة النطاق هذه الذكاء الاصطناعي من تعلم الاختلافات الدقيقة بين الإجراءات الجراحية المتشابهة، مثل شدة التوتر المناسب اللازم للتعامل مع الأنسجة دون التسبب في ضرر.

تعد مقاطع الفيديو التدريبية هذه جزءاً صغيراً جداً من مستودع واسع النطاق للبيانات الجراحية. مع ما يقرب من 7000 روبوت دافنشي قيد الاستخدام في جميع أنحاء العالم، هناك مكتبة ضخمة من العروض الجراحية للمراقبة والتعلم منها، والتي يستخدمها فريق البحث الآن لتوسيع ذخيرة الذكاء الاصطناعي الجراحية لدراسة جديدة لم تُنشر بعد.

«في عملنا المتابع، والذي سنصدره قريباً، ندرس ما إذا كانت هذه النماذج يمكن أن تعمل في الإجراءات الجراحية طويلة المدى التي تنطوي على هياكل تشريحية غير مرئية»، يكتب كيم، في إشارة إلى الإجراءات الجراحية المعقدة التي تتطلب التكيف مع حالة المريض في أي وقت معين، مثل إجراء عملية جراحية على جرح داخلي خطير.

التحقق من صحة النموذج المطور

أثناء التطوير، عمل الفريق عن كثب مع الجراحين الممارسين لتقييم أداء النموذج وتقديم ملاحظات حاسمة (خاصة فيما يتعلق بالتعامل الدقيق مع الأنسجة)، والتي قام الروبوت بدمجها في عملية التعلم الخاصة به.

أخيراً، للتحقق من صحة النموذج، استخدموا مجموعة بيانات منفصلة غير مدرجة في التدريب الأولي لإنشاء محاكاة افتراضية، ما يضمن قدرة الذكاء الاصطناعي على التكيف مع السيناريوهات الجراحية الجديدة وغير المرئية قبل الشروع في اختبارها في الإجراءات المادية. أكد هذا التحقق المتبادل قدرة الروبوت على التعميم بدلاً من مجرد حفظ الإجراءات، وهو أمر بالغ الأهمية بالطبع نظراً للعدد المجهول المحتمل الذي قد ينشأ في غرفة العمليات.

جراح آلي «ذو خبرة»

كل شيء سار بشكل جميل إذ تعلم نموذج الروبوت هذه المهام إلى مستوى الجراحين ذوي الخبرة. يقول أكسل كريغر، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية في جامعة جونز هوبكنز والمؤلف الرئيسي للدراسة، في بيان عبر البريد الإلكتروني: «إنه لأمر سحري حقاً أن يكون لدينا هذا النموذج حيث كل ما نقوم به هو تلقيمه مدخلات الكاميرا، ويمكنه التنبؤ بالحركات الروبوتية اللازمة للجراحة». «نعتقد أن هذا يمثل خطوة مهمة إلى الأمام نحو أفق جديد في مجال الروبوتات الطبية».

تطوير رائد

إن أحد مفاتيح هذا النجاح هو استخدام الحركات النسبية بدلاً من التعليمات المطلقة. ففي نظام دافنشي قد لا تنتهي الأذرع الآلية إلى حيث هي مقصودة تماماً بسبب التناقضات الطفيفة في حركة المفصل التي تتراكم على مدار عدة حركات ويمكن أن تؤدي في النهاية إلى أخطاء كبيرة -خاصة في بيئة حساسة مثل الجراحة. كان على الفريق إيجاد حل، لذا بدلاً من الاعتماد على هذه القياسات، قام بتدريب النموذج على التحرك بناءً على ما يلاحظه في الوقت الفعلي أثناء إجراء العملية.

لكن الابتكار الرئيسي هنا هو أن التعلم بالتقليد يزيل الحاجة إلى البرمجة اليدوية للحركات الفردية. قبل هذا الاختراق، كانت برمجة الروبوت للخياطة تتطلب ترميزاً يدوياً لكل حركة بالتفصيل. يقول كيم إن هذه الطريقة كانت أيضاً عرضة للخطأ وتشكل قيداً رئيسياً في تقدم الجراحة الروبوتية. إذ إنها حدت مما يمكن للروبوت فعله بسبب جهود التطوير، والافتقار إلى المرونة التي جعلت من الصعب للغاية على الروبوتات القيام بمهام جديدة.

ومع ذلك، يسمح التعلم بالتقليد للروبوت بالتكيف بسرعة مع أي شيء يمكن مشاهدته، والتعلم على غرار طالب الجراحة. «(نحن) نحتاج فقط إلى جمع بيانات التعلم التقليدي لإجراءات مختلفة، ويمكننا تدريب الروبوت على تعلمها في غضون يومين»، كما يقول كريغر. «هذا يسمح لنا بالتعجيل نحو هدف الاستقلالية مع تقليل الأخطاء الطبية وتحقيق جراحة أكثر دقة».

تقييم مدى النجاح

لقياس مدى نجاح الذكاء الاصطناعي، حدد الباحثون مقاييس الأداء الرئيسية، مثل الدقة في وضع الإبرة والاتساق في التلاعب بالأنسجة باستخدام مجموعة من البيئات الجراحية الوهمية المادية، والتي تضمنت محاكيات الأنسجة الاصطناعية والدمى الجراحية. وكانت النتائج مذهلة. يقول كريغر: «النموذج جيد جداً في تعلم الأشياء التي لم نعلمه إياها. على سبيل المثال، إذا أسقط الإبرة، فسوف يلتقطها تلقائياً ويستمر».

لا تعد هذه القدرة على التكيف مهمة فقط لمواصلة تعلم مهارات جديدة ولكنها أيضاً ضرورية للتعامل مع الأحداث غير المتوقعة في الجراحات الحية، مثل تمزق الشريان أو تغير العلامات الحيوية للمريض فجأة. بالإضافة إلى ذلك، أظهر النموذج كفاءة زمنية محسنة، ما أدى إلى تقليل وقت الانتهاء للمهام الجراحية القياسية مثل الخياطة بنحو 30 في المائة، وهو أمر واعد بشكل خاص للعمليات الحرجة من حيث الوقت.

ويتصور العلماء سيناريو حيث تساعد هذه الروبوتات الجراحين في المواقف عالية الضغط، وتعزيز قدراتهم وتقليل الخطأ البشري. سيؤثر جراحو الذكاء الاصطناعي المستقبليون بشكل كبير على توفر الرعاية الجراحية، مما يجعل التدخلات الطبية عالية الجودة متاحة لعدد أكبر.

اللوائح التنظيمية وأخلاقيات الطب

هناك أيضاً تحديات أخلاقية وتنظيمية يجب معالجتها قبل نشر مثل هذا الذكاء الاصطناعي في بيئات جراحية حقيقية دون إشراف بشري. فالقفزة نحو الروبوتات الجراحية المستقلة تثير مخاوف أخلاقية جديدة.

هناك قضية المساءلة: من سيكون مسؤولاً إذا حدثت مشكلة؟ الشركة التي صنعت الجراح الذكي؟ المهنيون الطبيون الذين يشرفون عليه (إذا كان هناك أي إشراف)؟ هناك أيضاً مسألة موافقة المريض، والتي ستتطلب تثقيف كل من الشخص الذي يخضع للجراحة والأشخاص المحيطين به حول ماهية هذا الذكاء الاصطناعي، وما الذي يمكنهم فعله بالضبط، وما هي المخاطر التي تشكلها الروبوتات مقارنة بالجراحين البشر.

يعترف كيم بأن المستقبل الآن في منطقة رمادية حيث يمكن للجميع مجرد التكهن بما يجب أن يحدث أو سيحدث. ستكون أيدي السلطات التنظيمية مشغولة، من معالجة المساءلة والمخاوف الأخلاقية عند السماح لجراحي الذكاء الاصطناعي بالعمل بشكل مستقل، إلى وضع معايير للحصول على موافقة مستنيرة من المرضى.

ولكن عند الاختيار بين إجراء عملية جراحية طارئة منقذة للحياة بواسطة جراح مستقل أو عدم تلقي العلاج لأن الجراح البشري غير متاح (مثلاً في مكان بعيد أو منطقة متخلفة)، يزعم كيم أن الخيار الأفضل واضح. يمكنني بسهولة أن أتخيل مستقبلاً قريباً حيث يبدأ الناس في اختيار روبوتات الذكاء الاصطناعي على نظرائهم من البشر - في ظل وجود دليل إحصائي على أن جراحي الذكاء الاصطناعي يعملون بأمان.

وبعيداً عن التحديات الأخلاقية والقانونية، هناك حاجة إلى المزيد من العمل لتمكين التنفيذ العملي. ستحتاج المستشفيات إلى الاستثمار في البنية الأساسية التي تدعم جراحة الروبوتات بالذكاء الاصطناعي، بما في ذلك الأجهزة المادية والخبرة الفنية للتشغيل والصيانة. بالإضافة إلى ذلك، سيكون تدريب الفرق الطبية على إدارة العملية أمراً بالغ الأهمية. فالأطباء سيحتاجون إلى فهم الآلة ومتى يكون التدخل ضرورياً، وفي النهاية تحويل الجراحين البشريين من المهام الجراحية المباشرة إلى أدوار تركز على الإشراف والسلامة.

جراحات بسيطة أولاً

على المستوى العملي، يتصور الباحثون تقدماً تدريجياً، بدءاً بجراحات أبسط وأقل خطورة مثل إصلاح الفتق والتقدم تدريجياً إلى عمليات أكثر تعقيداً. سيساعد النهج التدريجي في التحقق من موثوقية الروبوت مع معالجة المخاوف التنظيمية والأخلاقية بمرور الوقت، فضلاً عن مساعدة السكان على الثقة في الذكاء الاصطناعي لإجراء العمليات الحرجة للحياة.

يقول كريغر: «ما زلنا في المراحل الأولى من فهم ما يمكن أن تحققه هذه الآلات حقاً. الهدف النهائي هو الحصول على أنظمة جراحية مستقلة تماماً وموثوقة وقابلة للتكيف وقادرة على إجراء العمليات الجراحية التي تتطلب حالياً اختصاصياً مدرباً تدريباً عالياً».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»

اقرأ أيضاً