خطوة واعدة لإنتاج لقاح لفيروس التهاب الكبد الوبائي «سي»

صورة تظهر الطول الكامل لمركب البروتينين مع ثلاثة أجسام مضادة محايدة (معهد سكريبس للأبحاث)
صورة تظهر الطول الكامل لمركب البروتينين مع ثلاثة أجسام مضادة محايدة (معهد سكريبس للأبحاث)
TT

خطوة واعدة لإنتاج لقاح لفيروس التهاب الكبد الوبائي «سي»

صورة تظهر الطول الكامل لمركب البروتينين مع ثلاثة أجسام مضادة محايدة (معهد سكريبس للأبحاث)
صورة تظهر الطول الكامل لمركب البروتينين مع ثلاثة أجسام مضادة محايدة (معهد سكريبس للأبحاث)

الخطوة الأساسية لإنتاج لقاح لفيروس كورونا، بدأت برسم خرائط عالية الدقة للبروتين السطحي الشائك الذي يرصع سطح الفيروس (بروتين سبايك). إلا أن هذه الإمكانية لم تكن متاحة لفيروس التهاب الكبد الوبائي (سي)، لذلك ظل حلم إنتاج لقاح له بعيد المنال.
الآن، يبدو أن العالم أصبح أقرب خطوة نحو إنتاج لقاح للفيروس، بعد أن تمكن علماء من معهد سكريبس للأبحاث بأميركا، وجامعة أمستردام بهولندا، من رسم خرائط عالية الدقة للبروتينات الحرجة التي ترصع سطح الفيروس، وتمكنه من دخول الخلايا المضيفة، واستطاعوا بمزيد من التفصيل توضيح المواقع الرئيسية للضعف على بروتين الفيروس، والتي يمكن الآن استهدافها بشكل فعال باللقاحات. وجرى الإعلان عن هذا الإنجاز في 21 أكتوبر (تشرين الأول) الماضي بدورية «ساينس».
ويعاني ما يقرب من 60 مليون شخص على مستوى العالم، من عدوى مزمنة بفيروس التهاب الكبد الوبائي، حيث يصيب الفيروس خلايا الكبد، وعادة ما ينشئ عدوى «صامتة» لعقود، حتى يصبح تلف الكبد شديدا بدرجة كافية لإحداث أعراض، وهو سبب رئيسي لأمراض الكبد المزمنة د وسرطانات الكبد الأولية وعمليات زرع الكبد. إن أصول هذا الفيروس غير مؤكدة، لكن يعتقد أنه ظهر منذ عدة مئات من السنين على الأقل، ثم انتشر في نهاية المطاف عالميا، خاصةً عن طريق عمليات نقل الدم، في النصف الأخير من القرن العشرين.
وفي حين تم القضاء على الفيروس في الغالب من بنوك الدم بعد اكتشافه الأولي عام 1989، فإنه يستمر في الانتشار بشكل رئيسي عن طريق مشاركة الإبر بين متعاطي المخدرات عن طريق الحقن في البلدان المتقدمة، وباستخدام أدوات طبية غير معقمة في البلدان النامية. وتعتبر الأدوية المضادة للفيروسات فعالة، لكنها باهظة الثمن للغاية بالنسبة للعلاج على نطاق واسع.
ويمكن للقاح فعال في نهاية المطاف القضاء على الفيروس باعتباره عبئا على الصحة العامة، ومع ذلك لم يتم تطوير مثل هذا اللقاح، إلى حد كبير بسبب الصعوبة غير العادية في دراسة مركب بروتين غلاف الفيروس، والذي يتكون من بروتينين فيروسيين يسميان (E1) و(E2). وتكون صعوبة التصوير عالي الدقة لمركب هذين البروتينين، هو أنه أشبه بكيس من «السباغيتي الرطب»، دائما ما يغير شكله، ووجد الباحثون أنه يمكنهم استخدام مزيج من ثلاثة أجسام مضادة لفيروس التهاب الكبد الوبائي (سي) على نطاق واسع لتحقيق الاستقرار في مركب البروتينين في شكل طبيعي. والأجسام المضادة المعادلة على نطاق واسع هي تلك التي تكون قادرة على الحماية من مجموعة واسعة من السلالات الفيروسية، من خلال الارتباط بمواقع غير متغيرة نسبيا على الفيروس بطرق تقطع دورة حياة الفيروس.
وباستخدام المجهر الإلكتروني منخفض الحرارة، قام الباحثون بتصوير مركب البروتينين المثبت بالأجسام المضادة، وبمساعدة برنامج تحليل الصور المتقدم، تمكن الباحثون من إنشاء خريطة هيكلية للبروتينين ذات وضوح ومدى غير مسبوقين، وبدقة المقياس الذري تقريبا.
تضمنت التفاصيل معظم هياكل البروتينين (E1) و(E2)، بما في ذلك واجهة البروتينين الرئيسية، ومواقع ربط الأجسام المضادة الثلاثة، كما سلطت البيانات الهيكلية الضوء على غابة من جزيئات «الجليكان» المرتبطة بالسكر فوق البروتينين.
وغالباً ما تستخدم الفيروسات «الجليكانات» لحماية نفسها من الجهاز المناعي لمضيف مصاب، لكن في هذه الحالة، أظهرت البيانات الهيكلية أن جليكانات فيروس الالتهاب الكبدي الوبائي (سي) لها دور رئيسي آخر على ما يبدو، وهو المساعدة على تثبيت هيكل البروتينين الضعيف معا.
تقول ليزا إيشون ويلسون، باحث ما بعد الدكتوراه بمعهد «سكريبس للأبحاث» في تقرير نشره الموقع الإلكتروني للمعهد، بالتزامن مع الدراسة «الحصول على هذه التفاصيل عن البروتينين سيساعد الباحثين على تصميم لقاح يستخرج الأجسام المضادة بقوة لمنع الإصابة بفيروس التهاب الكبد الوبائي».


مقالات ذات صلة

رئيس «أبل» للمطورين الشباب في المنطقة: احتضنوا العملية... وابحثوا عن المتعة في الرحلة

تكنولوجيا تيم كوك في صورة جماعية مع طالبات أكاديمية «أبل» في العاصمة السعودية الرياض (الشرق الأوسط)

رئيس «أبل» للمطورين الشباب في المنطقة: احتضنوا العملية... وابحثوا عن المتعة في الرحلة

نصح تيم كوك، الرئيس التنفيذي لشركة «أبل»، مطوري التطبيقات في المنطقة باحتضان العملية بدلاً من التركيز على النتائج.

مساعد الزياني (دبي)
تكنولوجيا خوارزمية «تيك توك» تُحدث ثورة في تجربة المستخدم مقدمة محتوى مخصصاً بدقة عالية بفضل الذكاء الاصطناعي (أ.ف.ب)

خوارزمية «تيك توك» سر نجاح التطبيق وتحدياته المستقبلية

بينما تواجه «تيك توك» (TikTok) معركة قانونية مع الحكومة الأميركية، يظل العنصر الأبرز الذي ساهم في نجاح التطبيق عالمياً هو خوارزميته العبقرية. هذه الخوارزمية…

عبد العزيز الرشيد (الرياض)
خاص تم تحسين هذه النماذج لمحاكاة سيناريوهات المناخ مثل توقع مسارات الأعاصير مما يسهم في تعزيز الاستعداد للكوارث (شاترستوك)

خاص «آي بي إم» و«ناسا» تسخّران نماذج الذكاء الاصطناعي لمواجهة التحديات المناخية

«الشرق الأوسط» تزور مختبرات أبحاث «IBM» في زيوريخ وتطلع على أحدث نماذج الذكاء الاصطناعي لفهم ديناميكيات المناخ والتنبؤ به.

نسيم رمضان (زيوريخ)
خاص يمثل تحول الترميز الطبي في السعودية خطوة حاسمة نحو تحسين كفاءة النظام الصحي ودقته (شاترستوك)

خاص ما دور «الترميز الطبي» في تحقيق «رؤية 2030» لنظام صحي مستدام؟

من معالجة اللغة الطبيعية إلى التطبيب عن بُعد، يشكل «الترميز الطبي» عامل تغيير مهماً نحو قطاع طبي متطور ومستدام في السعودية.

نسيم رمضان (لندن)
خاص من خلال الاستثمارات الاستراتيجية والشراكات وتطوير البنية التحتية ترسم السعودية مساراً نحو أن تصبح قائداً عالمياً في التكنولوجيا (شاترستوك)

خاص كيف يحقق «الاستقلال في الذكاء الاصطناعي» رؤية السعودية للمستقبل؟

يُعد «استقلال الذكاء الاصطناعي» ركيزة أساسية في استراتيجية المملكة مستفيدة من قوتها الاقتصادية والمبادرات المستقبلية لتوطين إنتاج رقائق الذكاء الاصطناعي.

نسيم رمضان (لندن)

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني
TT

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

لأول مرة: الذكاء الاصطناعي يصمم توربين رياح لتوليد الطاقة بين المباني

صمم نظام ذكاء اصطناعي جديد توربين رياح لأول مرة في التاريخ، وفقاً لمطوره.

نظام ذكاء هندسي ثوري

وأعلنت شركة «EvoPhase» البريطانية أن الذكاء الاصطناعي الخاص بها تخلى عن جميع القواعد الراسخة في هندسة مثل هذه الأجهزة. وبناءً على اختباراتها، فإن اختراعها أكثر كفاءة بسبع مرات من التصميمات الحالية.

تتكون «شفرة برمنغهام» The Birmingham Blade -كما تسمي الشركة التوربين- من ست أذرع موازية للأرض متصلة بمحور عمودي مركزي. وتحتوي كل ذراع على شفرة رأسية، وسطح به موجتان تغيران زاوية هجومهما عبر ارتفاعها وطولها.

لعمل مع سرعات رياح منخفضة

يتم تحسين توربينات الرياح التقليدية لسرعات رياح تبلغ نحو 33 قدماً في الثانية. في المقابل، تم تصميم «الشفرة» لسرعات الرياح المتوسطة المنخفضة النموذجية للمناطق الحضرية مثل برمنغهام، والتي تبلغ نحو 12 قدماً في الثانية. هذا يزيد قليلاً عن ثمانية أميال (13كلم تقريباً) في الساعة.

وتم تحسين التصميم للعمل بين المباني الشاهقة التي تنتج أنماط اضطراب تؤثر على فاعلية تصميمات التوربينات الحضرية الأخرى. وإذا ثبت أن هذا صحيح، فقد يفتح التصميم الباب أمام إنتاج كهرباء غير محدود في المباني المكتبية والسكنية بتكلفة تكاد تكون معدومة.

يقول ليونارد نيكوسان، كبير مسؤولي التكنولوجيا في الشركة، في بيان صحافي: «كان استخدام الذكاء الاصطناعي ضرورياً للتحرر من التحيزات طويلة الأمد التي أثرت على تصميمات التوربينات خلال القرن الماضي. سمح لنا الذكاء الاصطناعي باستكشاف إمكانيات التصميم خارج نطاق التجارب البشرية التقليدية».

وفقاً لنيكوسان، تمكن المصممون من «توليد واختبار وتحسين أكثر من 2000 تصميم لتوربينات الرياح في غضون أسابيع قليلة، ما أدى إلى تسريع عملية التطوير لدينا بشكل كبير وتحقيق ما كان يستغرق سنوات وملايين الجنيهات من خلال الطرق التقليدية».

سحر «التصميم التطوري»

«التصميم التطوري الموجه بالذكاء الاصطناعي» هو منهجية تقوم على نفس فكرة الانتقاء الطبيعي. تبدأ العملية بتوليد آلاف المتغيرات التصميمية التي يتم تقييمها وفقاً لوظيفة «البقاء للأفضل»، والتي تحدد مدى نجاح كل متغير في تلبية أهداف المشروع. ويختار الذكاء الاصطناعي أفضل البدائل لاستخدامها أساساً لتكرارات جديدة، وإعادة الجمع بين الميزات وتنويعها لتطوير إصدارات محسنة.

تتكرر هذه الخطوات حتى يصل الذكاء الاصطناعي إلى حل يحقق تحسين جميع العلامات المهمة مثل الكفاءة الديناميكية الهوائية، والاستقرار الهيكلي، والوزن، أو الاكتناز.

تقول الشركة إن عمليتها تتجنب التحيزات البشرية الموجودة في الهندسة التقليدية. بطبيعتها، تكون الهندسة التقليدية محدودة بالأفكار والمعرفة السابقة.

من ناحية أخرى، يستكشف الذكاء الاصطناعي مجموعة واسعة من الاحتمالات دون القيود في العقل البشري. عندما تجمع بين جيل الذكاء الاصطناعي والتكرار التطوري، يمكن أن يؤدي هذا إلى نتائج مبتكرة تتحدى غالباً الفطرة السليمة ولكنها لا تزال تعمل.

إن نهج التصميم التطوري هذا ليس جديداً تماماً، إذ استخدمت صناعة الطيران والفضاء برامج بهذه القدرات لسنوات. ومثلاً استخدمت شركة «إيرباص»، بالتعاون مع شركة «أوتوديسك»، عملية مماثلة لتصميم حاجز مقصورة خفيف الوزن للغاية لطائراتها من طراز A320وظهرت النتيجة مستوحاة من هياكل العظام الطبيعية، ما أدى إلى انخفاض الوزن بنسبة 45 في المائة مقارنة بالهياكل المماثلة المصممة بالطرق التقليدية.

كما طبقت شركة «جنرال إلكتريك» الخوارزميات التطورية في إعادة تصميم حامل محرك نفاث جديد، مما أدى إلى انخفاض وزن القطعة بنسبة 80 في المائة. وتستخدم وكالة «ناسا» أيضاً هذه التقنية منذ سنوات، ففي عام 2006 استخدمت الوكالة خوارزمية تطورية لتصميم «هوائي متطور».

نجاح توربين «برمنغهام بليد»

لقد طبق فريق المصممين بقيادة الدكتور كيت ويندوز - يول من جامعة برمنغهام هذه العملية التطورية لحل مشكلة تكافح العديد من تصميمات التوربينات لمعالجتها: كيفية العمل بكفاءة في البيئات الحضرية، حيث تكون الرياح أبطأ وأكثر اضطراباً بسبب المباني.

ويقول نيكوسان: «كنا بحاجة إلى توربين يمكنه التقاط سرعات الرياح المنخفضة نسبياً في برمنغهام مع إدارة الاضطرابات الناجمة عن المباني المحيطة. وكان لا بد أن يكون التصميم أيضاً مضغوطاً وخفيف الوزن ليناسب التركيبات على الأسطح».

* مجلة «فاست كومباني» خدمات «تريبيون ميديا»