تشخيص وراثي لأمراض نادرة جديدة بالذكاء الاصطناعي

تحليل ملامح الوجه يربط النمط الظاهري بالنمط الجيني

تشخيص وراثي لأمراض نادرة جديدة بالذكاء الاصطناعي
TT

تشخيص وراثي لأمراض نادرة جديدة بالذكاء الاصطناعي

تشخيص وراثي لأمراض نادرة جديدة بالذكاء الاصطناعي

حقّقت دراسة حديثة متعددة المراكز على مستوى ألمانيا خطوات كبيرة في تحديد الأمراض الوراثية النادرة وتشخيصها، باستخدام طرق التحليل الجيني المتقدمة.

رصد أمراض وراثية جديدة

واستخدمت الدراسة، التي شملت 16 جامعة ومستشفى جامعياً، بما في ذلك جامعة «بون»، «تسلسل الإكسوم» لفحص المادة الوراثية لـ1577 مريضاً، ما أدى إلى تشخيص حالات 499 فرداً. جدير بالذكر أن 34 من هؤلاء المرضى لديهم أمراض وراثية جديدة لم يُبلّغ عنها سابقاً؛ وهو ما يمثّل مساهمة كبيرة في الفهم والوصف الأوْلي لهذه الأمراض الجديدة.

و«تسلسل الإكسوم» تقنية هندسة وراثية تُستخدم في التحكم بتسلسل جميع مناطق تشفير البروتين للجينات في الجينوم المعروف باسم «الإكسوم».

تقنيات تشخيص متقدمة بالذكاء الاصطناعي

وكانت الدراسة رائدة في استخدام الذكاء الاصطناعي (AI) في تشخيص الأمراض النادرة. ونُشرت نتائجها في مجلة «نتشر جينتكس» (Nature Genetics) في 22 يوليو (تموز) 2024 من فريق بعضوية الدكتورة تيريزا برونيه أحد المؤلفين الرئيسيين من معهد علم الوراثة البشرية معهد الإحصاء الجينومي والمعلوماتية الحيوية لدى جامعة «بون» كلية الطب ومستشفى جامعة «بون» ألمانيا، وزملائها.

واستُخدم نظام الذكاء الاصطناعي «GestaltMatcher»، وهو عبارة عن مجموعة يجري تحديثها باستمرار من الصور الطبية للأفراد المصابين بأمراض نادرة وأنظمة الذكاء الاصطناعي لتفسير هذه البيانات، الذي طوّره الباحثون للمساعدة في تشخيص المتلازمات الوراثية الخلقية من خلال تحليل ملامح الوجه. وقد أثبت هذا النظام فائدته لا سيما في الحالات التي تكون فيها الارتباطات بين النمط الظاهري والآخر الوراثي حاسمة، إذ يمثّل استخدام الذكاء الاصطناعي تقدماً كبيراً في عملية التشخيص السريري؛ ما يتيح إجراء تقييمات أكثر كفاءة ودقة.

مشروع مبتكر لرصد التغيرات الجينية

وكانت الدراسة جزءاً من مشروع «صندوق الابتكار» (TRANSLATE NAMSE) لمدة ثلاث سنوات، الذي يهدف إلى تعزيز رعاية المرضى الذين يعانون من أمراض نادرة من خلال تقنيات التشخيص الحديثة.

وشمل المشروع تحليل بيانات «تسلسل الإكسوم» من 1309 أطفال، وتحديد الأسباب الوراثية في 425 منهم.

واكتشف الباحثون تغيّرات في 370 جيناً مختلفاً، ما يعرّض التنوع الجيني والتعقيد المرتبط بالأمراض النادرة. أما بالنسبة إلى الحالات التي لم تُشخّص فقد جرى التخطيط لمزيد من التحقيقات في إطار مشروع تسلسل الجينوم (MVGenomSeq) وهي تقنيه ستستخدم تسلسل القراءة الطويلة الذي يمكنه تحليل أجزاء أطول من الحامض النووي (دي إن إيه)؛ ما قد يكشف عن التغيرات الجينية التي قد تفشل فيها طرق القراءة الأقصر.

التقييس والنهج متعدد التخصصات

وفي الدراسة الاستطلاعية كان الهدف الرئيسي تقييم القيمة السريرية لـ«تسلسل الإكسوم» في مجموعة الأمراض النادرة للغاية. وكانت أهداف الدراسة الحالية هي إجراء تحقيق منهجي للبيانات الوراثية المظهرية والجزيئية للمرضى الذين خضعوا لـ«تسلسل الإكسوم»، من أجل تحديد نتيجة كل من التشخيصات النادرة للغاية وارتباطات الأمراض الجينية الجديدة وتحديد ما إذا كان الاستخدام التكميلي لأدوات التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي قد أدى إلى تحسين فاعلية التشخيص وكفاءته.

وأُجري التنظير البطني لـ1577 مريضاً (268 شخصاً بالغاً، و1309 أطفال)، وأُجري التشخيص الوراثي الجزيئي لدى 499 مريضاً (74 شخصاً بالغاً، و425 طفلاً)، وحُدّد إجمالي 370 سبباً وراثياً جزيئياً متميزاً.

وتتعلّق غالبية هذه الحالات باضطرابات معروفة، وكان معظمها نادراً للغاية، ومن خلال عملية التشخيص حُدّد 34 ارتباطاً جديداً، و23 ارتباطاً بين النمط الوراثي والآخر الظاهري خصوصاً في الأفراد الذين يعانون من اضطرابات النمو العصبي؛ لتحديد احتمالية أن يؤدي «تسلسل الإكسوم» إلى تشخيص جزيئي لدى مريض معين، استناداً إلى السمات السريرية المعنية فقط.

الاتجاهات المستقبلية والآثار السريرية

يؤكد التطبيق الناجح لمشروع «تسلسل الجينوم»، خصوصاً في فحوصات الأطفال المبكرة، إمكانات الذكاء الاصطناعي في التشخيص والتدخل المبكر. ويمكن أن يكون هذا مفيداً بوجه خاص في أثناء الفحوصات الروتينية في الأعمار من 21 إلى 24 شهراً، ومن 34 إلى 36 شهراً، إذ يمكن اكتشاف العلامات المبكرة للأمراض النادرة.

كما أظهرت التحليلات الحالية أن مفهوم التشخيص المنظم الجديد سهّل تحديد الاضطرابات الوراثية النادرة للغاية وارتباطات الأمراض الجينية الجديدة على المستوى الوطني، وأن أدوات التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي حسّنت فاعلية التشخيص وكفاءته للاضطرابات الوراثية النادرة للغاية.

حقائق

34

من المرضى الخاضعين للدراسة رُصدت لديهم أمراض وراثية جديدة لم يُبلّغ عنها سابقًا


مقالات ذات صلة

تكنولوجيا مشهد من الإعلان الخاص بالذكاء الاصطناعي لـ«غوغل» (وسائل إعلام أميركية)

انتقادات لـ«غوغل» بسبب إعلان لبرنامجها للذكاء الاصطناعي

أثارت «غوغل» غضب بعض مشاهدي الألعاب الأولمبية خلال عطلة نهاية الأسبوع بإعلان يظهر برنامجها للذكاء الاصطناعي.

«الشرق الأوسط» (سان فرانسيسكو)
آسيا الرئيس الصيني شي جينبينغ مستقبلاً رئيسة وزراء إيطاليا جيورجيا ميلوني في بكين الاثنين (د.ب.أ)

ميلوني تثني على أهمية الصين محاورةً على الساحة الدولية

رأت رئيسة الوزراء الإيطالية، جيورجيا ميلوني، أن الصين «محاور مهم» في إدارة التوترات الدولية.

تكنولوجيا شعار شركة «أبل» يظهر وسط أفراد يصطفون للحصول على هاتف «آيفون» في مدريد 26 سبتمبر (أيلول) 2014 (أ.ف.ب)

البيت الأبيض: «أبل» توقع على خطة أميركية لإدارة مخاطر الذكاء الاصطناعي

قال البيت الأبيض إن شركة «أبل» وقعت على الالتزامات الطوعية التي دعا إليها الرئيس الأميركي جو بايدن وتحكم استخدام الذكاء الاصطناعي.

«الشرق الأوسط» (واشنطن)
الاقتصاد سيدة تسير إلى جوار متجر «آيفون» في مدينة ووهان الصينية (رويترز)

«أبل» تنضم للشركات الملتزمة بقواعد البيت الأبيض للذكاء الاصطناعي

انضمت شركة «أبل» إلى حوالي 12 شركة تكنولوجيا التزمت اتباع مجموعة قواعد للحد من مخاطر الذكاء الاصطناعي.

«الشرق الأوسط» (سان فرانسيسكو)

«مبنى برّي» ينمو من الأشجار قد يجسد مستقبل الهندسة المعمارية

«مبنى برّي» ينمو من الأشجار قد يجسد مستقبل الهندسة المعمارية
TT

«مبنى برّي» ينمو من الأشجار قد يجسد مستقبل الهندسة المعمارية

«مبنى برّي» ينمو من الأشجار قد يجسد مستقبل الهندسة المعمارية

وسط الأشجار والشجيرات، في رقعة من الغابات بالقرب من مدينة نيويورك، هناك مبنى ينمو، مثل الغابة المحيطة به.

الأشجار ركائز هيكلية

تشكل مجموعات الأشجار الحية الركائز الهيكلية لهذا المبنى المصمم على شكل خيمة، الذي يتوسع تدريجياً حول سقالة خشبية توجِّه نمو جذوع الأشجار.

على مدار عقد من الزمن أو نحو ذلك، ستشكل هذه المظلة من الأشجار جدراناً وسقفاً ثابتاً تماماً مثل المبنى الذي تم بناؤه جيداً. وفاز هذا الهيكل التجريبي المسمى «Fab Tree Hab»، بجائزة مجلة «فاست كومباني» لعام 2024 للابتكار من التصاميم الحيوية.

تم بناء الجناح الذي تبلغ مساحته 1000 قدم مربعة بواسطة «تيريفورم وان Terreform ONE»، وهي مجموعة أبحاث غير ربحية متخصصة في الفن والهندسة المعمارية والتصميم الحضري. وهو نتاج أكثر من 20 عاماً من البحث، ويعتمد على تاريخ تشكيل الأشجار وتطعيمها الذي يعود إلى أعماق التاريخ البشري.

سقالات مصممة بالكومبيوتر توجه الأغصان

ويقول مؤسس «تيريفورم وان»، ميتشل يواكيم، إنه على عكس تلك الأمثلة المبكرة للأشجار التي تم تدريبها على أشكال محددة، يجمع المبنى بين تقنيات التطعيم التي تسرع نمو أشجارها الأساسية ونظام سقالات مصمَّم بالكومبيوتر يوجه الأشجار وعناصرها، أي فروعها في اتجاهات موحدة، مثل الأضلاع.

وتمتلئ المساحات الفاصلة بمزارع مطبوعة منتجة بالطباعة ثلاثية الأبعاد، مما يوفر موطناً لأنواع الحيوانات والنباتات لتزدهر مع نضوج الأشجار. وفي وقت لاحق، يمكن لهؤلاء المزارعين أن يحملوا شتلات شجرة جديدة يتم تطعيمها في نقاط أعلى في الهيكل، مما يمكنها من النمو بشكل أطول.

هندسة المستقبل المعمارية

بالنسبة ليواكيم، فإن المبنى ليس مجرد مشروع فني لمرة واحدة. وهو يرى أن هذا النوع من الهياكل أصبح شكلاً جديداً من أشكال الهندسة المعمارية ذات الأساس الحيوي ومنخفضة الكربون التي يمكن استخدامها لبناء أي شيء تقريباً، وإن كان ذلك ببطء. ويقول إن المفهوم هو «دفع الطبيعة إلى القيام بالأشياء التي تفعلها بشكل طبيعي... ولكن تشكيلها في هياكل قابلة للاستخدام... وفي النهاية بناء منازل».

* «مجلة «فاست كومباني»، خدمات «تريبيون ميديا».

اقرأ أيضاً