«توأم رقمي» يساعد في تخصيص الطب لكل فرد

تجارب محاكاة تتنبأ بتفاعل المريض مع دواء أو علاج موجّه له

«توأم رقمي» يساعد في تخصيص الطب لكل فرد
TT

«توأم رقمي» يساعد في تخصيص الطب لكل فرد

«توأم رقمي» يساعد في تخصيص الطب لكل فرد

«التوائم الرقمية» هي نسخ رقمية من أشياء موجودة في العالم الحقيقي. وقد وُلدت هذه الفكرة عام 2002 بوصفها وسيلة لمراقبة أمد حياة منتجات، مثل الصواريخ الفضائية ومحركات الطائرات، وإتاحة فرصة صيانتها من بُعد والتنبؤ بمواعيد تعطلها.

- توأم رقمي
بقيت هذه الفكرة وتوسعت مع الزمن، فقد عمدت مدينة برشلونة في إسبانيا، إلى صناعة نسخة بيانية من نفسها لإجراء دورات تجريبية لمشروعات التخطيط المدني قبل المباشرة في تنفيذ أي تحسينات في التخطيط والتصميم العمراني.
وبدورها؛ تستخدم وكالة «ناسا» تقنية التوأم الرقمي لتشخيص مشكلات السفن الفضائية وصيانتها من بُعد.
ولكن هذا المبدأ قابل للتطبيق على أشياء أخرى بعيداً من الطرقات والصواريخ، ففي شبكة مقاطعة أليني الصحية التابعة لمنظمة «هايمارك هيلث»، يُستخدم النموذج التنبئي؛ أحد تشعبات فكرة النسخة الافتراضية، لتوقع استجابة المريض لبعض أدوية السرطان. ويستكشف «برنامج الخطة الصحية» التابع لـ«مركز جامعة بيتسبرغ الطبي» فكرة استخدام التوائم الرقمية لإخضاع المرضى لتجارب محاكاة تهدف إلى وضع خطط صحية مخصصة لكل واحد منهم.
حالياً؛ تعتزم شركة تابعة لجامعة بيتسبرغ تطبيق فكرة التوائم الرقمية على مسار شبيه بالمسار الشهير من سلسلة «ستار تريك» حتى بلوغ اليوم الذي تصبح فيه الأدوية مطابقة لحاجات كل فرد، بهدف تقليص التكلفة وتعزيز دقة أهداف العناية الطبية.
تأسست وحدة «بيو سيستكس إنك» قبل 8 أشهر، وهي قاعدة بيانات وتحليلات تقدم للمعاهد البحثية وكبار صانعي الأدوية خدمات، كإدارة ونمذجة البيانات المعقدة؛ أي المواد الأولية التي تتطلبها صناعة توأم رقمي للمريض.
تشبه هذه التقنية الخيال العلمي... تتألف «البيانات» التي تستخدمها «بيو سيستكس» لصناعة نماذج كومبيوترية من معلومات مستخرجة من رقائق رقمية تحمل نسخة من خلايا الكبد والكلى المزروعة مختبرياً باستعمال خلايا المريض الجذعية. هذا الأمر ليس بعيداً من الواقع كما يبدو؛ لأن ما تُعرف بأبحاث «كلية على رقاقة» أو «كبد على رقاقة» قائمة حالياً في جامعة بيتسبرغ وغيرها من المراكز الأكاديمية الطبية.
باختصار؛ عمدت «بيو سيستكس» إلى استخدام الفكرة لصناعة توأم رقمي موجه للمرضى للمساعدة في علاجهم بطرائق جديدة بدلاً من عمل ذلك التوأم في منشآت توليد الكهرباء من الرياح، أو مصانع محركات الطائرات.

- علاج «شخصي»
وعدّ الدكتور لانسينغ تايلور، مدير «معهد جامعة بيتسبرغ لاستكشاف الأدوية» والأستاذ المحاضر في «هارفارد» و«معهد كارنيغي ميلون»، أن «هذا هو مكمن الحماس. ستساهم هذه الفكرة أخيراً في تقليص تكلفة العناية الطبية، وتحسين العناية بالمرضى».
يرتكز النموذجُ التجاري لـ«بيو سيستكس»؛ الأداةُ التقنية السادسة من هذا النوع التي يشارك تايلور في تأسيسها، على 10 سنوات من الأبحاث. تأسست «بيو سيستكس» في سبتمبر (أيلول) الماضي، وتضم في طاقم عملها 7 أشخاص، وبدأت اليوم بتلمس نتائج أولى جولات تمويلها.
تعدّ هذه الأداة أحدث محاولات تايلور لاستخدام الذكاء الصناعي في الطب؛ ففي عام 2017، شارك الأخير في تأسيس «سبينتلكس إنك» التي تستخدم التعلم الآلي لتحديد الاعتلالات في عينات الأنسجة ورصد المشكلات التي قد لا تلحظها العين البشرية.
تشكل بيانات «سبينتلكس» جزءاً من المعلومات التي ستنظمها «بيو سيستكس» في مجموعات كبيرة من البيانات لصالح المعاهد البحثية وصانعي الأدوية. تتنوع مصادر البيانات الأخرى؛ وأبرزها نتائج أبحاث «العضو على رقاقة»، وسجلات المرضى الطبية، حتى إنها ستستخدم بيانات تجمعها أجهزة يرتديها المريض لقياس معدل نبض القلب وغيره من الإشارات الحيوية.
وستستخدم «بيو سيستكس» هذه المعلومات لتطوير تجارب محاكاة تتنبأ بتفاعل المريض مع دواء أو علاج معين.
المسألة الأساسية التي دفعت إلى تطوير هذه الأداة: أظهرت الأبحاث أن الأدوية ليست فعالة لدى ما يتراوح بين 40 و70 في المائة من المرضى الذين يستهلكونها على اختلاف أمراضهم، بسبب الفروقات المعقدة في البيولوجيا البشرية الفردية، وبسبب منطلقات «الدواء الملائم للجميع» التي تعتمدها كبرى شركات صناعة الأدوية في تطوير الأدوية.
يختزن توأم المريض الرقمي والنسخة الرقمية من الشخص الحقيقي معلومات فيزيولوجية ومناعية وغيرها من البيانات العيادية التي ستساعد في التنبؤ بتفاعله مع الأدوية، أو في فتح المجال لخيارات أذكى في موضوعات التجارب الدوائية بناء على التركيبة الجينية والتاريخ الطبي لكل شخص.
يبدو علاج السرطان خياراً طبيعياً لتطبيق تقنية «التوأم الرقمي» بحسبان أنها تتيح للأطباء تجربة أنواع عدة من العلاج الكيميائي في النسخة الافتراضية من المريض لتحديد الأفضل له منها قبل وصفها. ولكن خلايا السرطان تملك قدرة ملحوظة على التحور والتكاثر، مما قد يؤدي، بحسب بيتر إيليس، طبيب الأورام المتقاعد ورئيس «جمعية مقاطعة أليني الطبية»، إلى انتفاء جدوى استخدام الأداة.
وعدّ الأخير أن تقنية التوأم الرقمي «على قدرٍ عالٍ من الأهمية»، واصفاً إياها بـ«الأداة التي لا تقدر بثمن في عالم البحث الدوائي». ولكنه لفت إلى أن هذه الأداة «ستعثر على أهداف جديدة للأدوية، ولكنها لن تكون حلاً شاملاً؛ لأن تعقيد النظام الحيوي سيكون التفصيل الصغير الذي سيفسد كمال هذا الإنجاز».
من جهته، وبدل مواجهة العواصف التي ستقابل هذه التقنية، يركز تايلور على اليوم الذي سيصبح فيه الطب المفصل على قياس المريض، المعيار الشائع، خصوصاً أنه سيساهم في تخفيض تكلفة العناية الطبية وتعزيز دقة العلاجات.

- «بيتسبرغ بوست غازيت» - خدمات «تريبيون ميديا»


مقالات ذات صلة

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

علوم النموذج تم تطويره باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء ينتجون «نموذج جنين بشري» في المختبر

أنتجت مجموعة من العلماء هيكلاً يشبه إلى حد كبير الجنين البشري، وذلك في المختبر، دون استخدام حيوانات منوية أو بويضات.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم الهياكل الشبيهة بالأجنة البشرية تم إنشاؤها في المختبر باستخدام الخلايا الجذعية (أرشيف - رويترز)

علماء يطورون «نماذج أجنة بشرية» في المختبر

قال فريق من الباحثين في الولايات المتحدة والمملكة المتحدة إنهم ابتكروا أول هياكل صناعية في العالم شبيهة بالأجنة البشرية باستخدام الخلايا الجذعية.

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

علماء يتمكنون من جمع حمض نووي بشري من الهواء والرمال والمياه

تمكنت مجموعة من العلماء من جمع وتحليل الحمض النووي البشري من الهواء في غرفة مزدحمة ومن آثار الأقدام على رمال الشواطئ ومياه المحيطات والأنهار.

«الشرق الأوسط» (نيويورك)
علوم صورة لنموذج يمثل إنسان «نياندرتال» معروضاً في «المتحف الوطني لعصور ما قبل التاريخ» بفرنسا (أ.ف.ب)

دراسة: شكل أنف البشر حالياً تأثر بجينات إنسان «نياندرتال»

أظهرت دراسة جديدة أن شكل أنف الإنسان الحديث قد يكون تأثر جزئياً بالجينات الموروثة من إنسان «نياندرتال».

«الشرق الأوسط» (لندن)
علوم دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

دراسة تطرح نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات

توصلت دراسة جديدة إلى نظرية جديدة بشأن كيفية نشأة القارات على كوكب الأرض مشيرة إلى أن نظرية «تبلور العقيق المعدني» الشهيرة تعتبر تفسيراً بعيد الاحتمال للغاية.

«الشرق الأوسط» (لندن)

جدل أخلاقي حول «تحرير الجينوم البشري» لإنجاب أطفال معدّلين وراثياً

gettyimages
gettyimages
TT

جدل أخلاقي حول «تحرير الجينوم البشري» لإنجاب أطفال معدّلين وراثياً

gettyimages
gettyimages

أثار التغيير الأخير في إرشادات البحث الصحي الوطنية بجنوب أفريقيا الذي صدر في مايو (أيار) 2024 موجة من الجدل الأخلاقي، إذ يبدو أنه يفتح الطريق أمام استخدام تقنية تحرير الجينوم لإنجاب أطفال معدلين وراثياً مما يجعل جنوب أفريقيا أول دولة تتبنى هذ ا التوجه بشكل علني.

القصّ الجيني

ويعود السبب في الخلاف الحاد حول تحرير الجينوم البشري الوراثي (الفصّ الجيني) إلى تأثيراته الاجتماعية وإمكانياته المتعلقة بالانتقاء الجيني، ويعدُّ هذا التوجه مثيراً للاستغراب نظراً للمخاطر العالية التي تحيط بهذه التقنية.

وقد لفتت الانتباه إلى أن جنوب أفريقيا بصدد تسهيل هذا النوع من الأبحاث، كما ذكرت كاتي هاسون المديرة المساعدة في مركز علم الوراثة والمجتمع المشاركة في تأليف مقالة نشرت في 24 أكتوبر (تشرين الأول) 2024 في مجلة The Conversation.

وكان عام 2018 شهد قضية عالم صيني قام بتعديل جينات أطفال باستخدام تقنية «كريسبر» CRISPR لحمايتهم من فيروس نقص المناعة البشرية، مما أثار استنكاراً عالمياً وانتقادات من العلماء والمجتمع الدولي الذين رأوا أن هذا الاستخدام غير مبرر. وانتقد البعض سرية الطريقة، في حين شدد آخرون على ضرورة توفير رقابة عامة صارمة حول هذه التقنية ذات الأثر الاجتماعي الكبير.

معايير جديدة

ومع ذلك يبدو أن جنوب أفريقيا قد عدلت توجيهاتها للأبحاث في الصحة لتشمل معايير محددة لأبحاث تحرير الجينوم الوراثي لكنها تفتقر إلى قواعد صارمة تتعلق بالموافقة المجتمعية رغم أن التوجيهات تنص على ضرورة تبرير البحث من الناحية العلمية والطبية مع وضع ضوابط أخلاقية صارمة وضمان السلامة والفعالية. إلا أن هذه المعايير ما زالت أقل تشدداً من توصيات منظمة الصحة العالمية.

* التوافق مع القانون. وتأتي هذه الخطوة وسط انقسام في القانون بجنوب أفريقيا حيث يحظر قانون الصحة الوطني لعام 2004 التلاعب بالمواد الوراثية في الأجنة لأغراض الاستنساخ البشري. ورغم أن القانون لا يذكر تقنيات تعديل الجينات الحديثة مثل «كريسبر» فإن نصوصه تشمل منع تعديل المادة الوراثية البشرية ما يُلقي بتساؤلات حول التوافق بين القانون والتوجيهات الأخلاقية.

* المخاوف الأخلاقية. ويثير هذا التطور مخاوف واسعة بما في ذلك تأثيرات تقنية كريسبر على النساء والآباء المستقبليين والأطفال والمجتمع والنظام الجيني البشري ككل. وأثيرت تساؤلات حول إمكانية أن تكون جنوب أفريقيا مهيأة لاستقطاب «سياحة علمية»، حيث قد تنجذب مختبرات علمية من دول أخرى للاستفادة من قوانينها الميسرة.

استخدام تقنية «كريسبر»

وفي سابقة هي الأولى من نوعها في العالم وافقت الجهات التنظيمية الطبية في المملكة المتحدة العام الماضي على علاج جيني لاضطرابين في الدم.

ويعد علاج مرض «فقر الدم المنجلي» و«بيتا ثلاسيميا» أول علاج يتم ترخيصه باستخدام أداة تحرير الجينات المعروفة باسم كريسبر. ويعد هذا تقدماً ثورياً لعلاج حالتين وراثيتين في الدم وكلاهما ناتج عن أخطاء في جين الهيموغلوبين، حيث ينتج الأشخاص المصابون بمرض فقر الدم المنجلي خلايا دم حمراء ذات شكل غير عادي يمكن أن تسبب مشكلات لأنها لا تعيش طويلاً مثل خلايا الدم السليمة، ويمكن أن تسد الأوعية الدموية مما يسبب الألم والالتهابات التي تهدد الحياة.

وفي حالة المصابين ببيتا ثلاسيميا فإنهم لا ينتجون ما يكفي من الهيموغلوبين الذي تستخدمه خلايا الدم الحمراء لحمل الأكسجين في جميع أنحاء الجسم، وغالباً ما يحتاج مرضى بيتا ثلاسيميا إلى نقل دم كل بضعة أسابيع طوال حياتهم

علاج واعد لاضطرابات الدم

الموافقة عليه أخيراً في المملكة المتحدة على تحرير الجينات باستخدام طريقة مطورة من تقنية «كريسبر - كاس 9» CRISPR - Cas 9 لعلاج مرض فقر الدم المنجلي ومرض بيتا ثلاسيميا، من خلال تعديل الحمض النووي «دي إن إيه» بدقة حيث يتم أخذ الخلايا الجذعية من نخاع العظم وهي الخلايا المكونة للدم في الجسم من دم المريض.

ويتم تحرير الجينات باستخدام مقصات «كريسبر» الجزيئية بإجراء قطع دقيقة في الحمض النووي لهذه الخلايا المستخرجة واستهداف الجين المعيب المسؤول عن إنتاج الهيموغلوبين المعيب. ويؤدي هذا إلى تعطيل «الجين - المشكلة» وإزالة مصدر الاضطراب بشكل فعال ثم يعاد إدخال الخلايا المعدلة إلى مجرى دم المريض. ومع اندماج هذه الخلايا الجذعية المعدلة في نخاع العظم تبدأ في إنتاج خلايا الدم الحمراء الصحية القادرة على العمل بشكل طبيعي حيث يصبح الجسم الآن قادراً على توليد الهيموغلوبين المناسب.

وقد أظهرت هذه العملية نتائج واعدة في التجارب السريرية فقد تم تخفيف الألم الشديد لدى جميع مرضى فقر الدم المنجلي تقريباً (28 من 29 مريضاً) ولم يعد 93 في المائة من مرضى ثلاسيميا بيتا (39 من 42 مريضاً) بحاجة إلى نقل الدم لمدة عام على الأقل. ويشعر الخبراء بالتفاؤل بأن هذا قد يوفرعلاجاً طويل الأمد وربما مدى الحياة.

ويقود البروفسور جوسو دي لا فوينتي من مؤسسة إمبريال كوليدج للرعاية الصحية التابعة لهيئة الخدمات الصحية الوطنية، التجارب في المملكة المتحدة لهذا العلاج لكل من البالغين والأطفال، ويصفه بأنه اختراق تحويلي مع وجود نحو 15 ألف شخص في المملكة المتحدة مصابين بمرض فقر الدم المنجلي ونحو ألف مصابين بالثلاسيميا، إذ يمكن أن يحسن «كاسجيفي» نوعية الحياة بشكل كبير، وخاصة بالنسبة لأولئك الذين يواجهون نطاق علاج محدود.

وتُعد «كريسبر - كاس 9» واحدة من الابتكارات الرائدة التي أحدثت تحولاً في الأبحاث الطبية والأدوية رغم أن استخدامها يثير جدلاً أخلاقياً، نظراً لاحتمالية تأثير تعديل الجينات على الأجيال المقبلة. وقد مُنحت جائزة نوبل في الكيمياء لعام 2020 لجنيفر دودنا وإيمانويل شاربنتييه لمساهمتهما الأساسية في اكتشاف طريقة فعالة لتحرير الجينات، أي التدخل الدقيق الذي يسمح بإدخال التعديلات المطلوبة داخل الحمض النووي بطريقة بسيطة بكفاءة وسريعة واقتصادية.