4 خطوات للاستفادة من الذكاء الاصطناعي في صناعة الأدوية بأفريقيا

لتعزيز العلاج وتقليل «الأعراض الجانبية»

الذكاء الاصطناعي قد يساعد في تصميم الأدوية لتناسب السكان الأفارقة (منظمة الصحة العالمية)
الذكاء الاصطناعي قد يساعد في تصميم الأدوية لتناسب السكان الأفارقة (منظمة الصحة العالمية)
TT

4 خطوات للاستفادة من الذكاء الاصطناعي في صناعة الأدوية بأفريقيا

الذكاء الاصطناعي قد يساعد في تصميم الأدوية لتناسب السكان الأفارقة (منظمة الصحة العالمية)
الذكاء الاصطناعي قد يساعد في تصميم الأدوية لتناسب السكان الأفارقة (منظمة الصحة العالمية)

يمثل علم الصيدلة الجيني بداية لعصر جديد في الطب، حيث يتم اختيار الأدوية بناءً على المعلومات الجينية للأشخاص، ما يؤثر بالإيجاب في استجابتهم للعلاج والأعراض الجانبية المتوقعة.

ويمكن لتحليل الجينات الكشف عن الاختلافات الوراثية التي تؤثر على استجابة الأفراد للأدوية، ما يساعد في تحديد الجرعات المثلى واختيار العلاجات المناسبة. ويُعرف هذا النهج بالطب الشخصي أو الدقيق، ويهدف لتخصيص العلاج والوقاية من الأمراض بناءً على الخصائص الفردية لكل مريض، ما يعزز نتائج العلاج ويقلل من مخاطر الأعراض الجانبية.

وتتميز قارة أفريقيا بتنوعها الوراثي العالي، ويُتوقع أن تستضيف نحو 25 في المائة من سكان العالم بحلول عام 2050، وفقاً لتقديرات الأمم المتحدة، لكنها تعاني من نقص في الأبحاث المتعلقة بعلم الصيدلة الجيني مقارنة بالمجموعات السكانية الأوروبية.

ومن أكثر من 300 دواء معتمد من قبل إدارة الغذاء والدواء الأميركية، تمت دراسة 15 دواء فقط في مجموعات أفريقية.

الذكاء الاصطناعي وتطوير الأدوية

وسلّطت دراسة جديدة الضوء على الإمكانيات التي يمكن للذكاء الاصطناعي من خلالها إحداث ثورة في تطوير الأدوية بأفريقيا. واقترحت الدراسة المنشورة في العدد الأخير من دورية «نيتشر»، أبريل (نيسان) 2024، استخدام نماذج الذكاء الاصطناعي بوصفها أداة قوية لمعالجة هذه الفجوة.

ومن خلال تحليل البيانات الموجودة، وتحديد الاختلافات الجينية التي تؤثر على الاستجابة للأدوية، يمكن للذكاء الاصطناعي أن يساعد في تصميم الأدوية لتناسب السكان الأفارقة.

يقول الأستاذ بمركز اكتشاف وتطوير الأدوية في جامعة كيب تاون بجنوب أفريقيا، البروفسور كيلي تشيبال: «أقل من 5 في المائة من البيانات الموجودة في قواعد بيانات علم الصيدلة الجيني العالمية تأتي من أفريقيا، وهذا يعني أن أدوية كثيرة قد تكون غير فعالة أو حتى ضارة للمرضى الأفارقة».

وأضاف لـ«الشرق الأوسط»، أن أفريقيا «تضم السكان الأكثر تنوعاً وراثياً عالمياً، ومع ذلك تفتقر بشدة لأبحاث علم الصيدلة الجيني، وتؤكد دراستنا الحاجة الملحة لمبادرات تقودها القارة لسد هذه الفجوة، وتسخير قوة الذكاء الاصطناعي لتطوير علاجات دوائية أكثر فاعلية، ومصممة خصيصاً لسكان القارة الأفريقية».

ومع ذلك، حذّر تشيبال من تطبيق نماذج الذكاء الاصطناعي المطورة في أماكن أخرى من دون تعديلات، مشدداً على ضرورة أن «يقود الباحثون الأفارقة تطوير نماذج مبنية على بيانات محلية لتجنب التحيز، وضمان التوافق مع التنوع السكاني والبيئي في أفريقيا».

ولتحقيق ذلك، اقترح استخدام «التعلم النقلي» لتدريب نماذج الذكاء الاصطناعي على مجموعات بيانات أصغر مخصصة للسكان الأفارقة، ما يسرع من تطوير التطبيقات في مجال علم الصيدلة الجيني ويضمن نتائج أكثر دقة وأمانًا للسكان الأفارقة.

فوائد محتملة

وتطرق تشيبال لفوائد استخدام الذكاء الاصطناعي لتحليل المتغيرات الجينية في أفريقيا، ما يسهل التنبؤ بآثارها على استقلاب الدواء واستجابته، ويسرع تطوير العلاجات المستهدفة. وأشار إلى أن دمج عوامل مثل النظام الغذائي، وميكروبيوم الأمعاء، والأدوية المصاحبة، يمكن أن يؤثر على استقلاب الدواء في الأفارقة بشكل مختلف عن المناطق الأخرى، ما يستلزم دمج هذه العوامل في الأبحاث لتطوير الأدوية الملائمة.

على سبيل المثال، يتناول 2.5 مليون شخص مصاب بالسل في أفريقيا عقار الريفامبيسين سنوياً، ما يستدعي تعديل جرعات الأدوية الأخرى بسبب تأثيراته على استقلاب الدواء المتأثر بعوامل مثل النظام الغذائي وميكروبيوم الأمعاء.

4 خطوات

يشكل نقص التدريب والبنية التحتية في أفريقيا عائقاً كبيراً أمام تطور الذكاء الاصطناعي، حيث تظهر الدراسة أن بلدان القارة تحتل مراتب متدنية في مؤشرات جاهزية الذكاء الاصطناعي، خصوصاً في جانب استعداد الحكومات لتطبيقه في الخدمات العامة.

وأضاف الباحثون أن هذا يبرز الحاجة للاستثمار في تدريب الباحثين وبناء القدرات. ولمواجهة هذه التحديات، اقترح الباحثون 4 خطوات رئيسية هي: زيادة تدريب الباحثين الأفارقة في مجالات الذكاء الاصطناعي وعلم الصيدلة الجيني لتعزيز المعرفة المحلية، والاستمرار في جمع البيانات الوراثية والتجريبية من مجموعات متنوعة لتحديد المتغيرات الجينية الدوائية، وتطوير الأدوية الملائمة، بالإضافة إلى تطوير البنية التحتية البحثية في القارة بالتعاون بين الممولين الدوليين، والحكومات المحلية، والمراكز الأفريقية لمكافحة الأمراض والوقاية منها، وتحسين تبادل البيانات بين الباحثين والمؤسسات البحثية، وتطبيق المعايير الأخلاقية للبحث العلمي، وحماية المشاركين في التجارب السريرية.

وخلص الباحثون إلى أن الدراسة توصي بضرورة تحسين نتائج الرعاية الصحية وخفض تكاليفها في أفريقيا، مشددين على أهمية التعاون الدولي والاستثمار في تطوير قدرات أفريقيا في اكتشاف الأدوية المعتمدة على الذكاء الاصطناعي.

وعبّر الفريق عن تفاؤله بمستقبل تطوير الأدوية المعتمدة على الذكاء الاصطناعي في القارة، مؤكداً الحاجة لمعالجة الفوارق لتحقيق فوائد الطب الشخصي.

ويسهم الذكاء الاصطناعي في الطب الشخصي بتحليل البيانات الجينية والسريرية، مما يساعد في تخصيص العلاجات للأفراد بناءً على تحليل الطفرات الجينية والتنبؤ بالاستجابات الدوائية، وتخصيص الجرعات بناءً على متغيرات، مثل العمر والوزن، مما يعزز فاعلية العلاج ويقلل من المخاطر.



تسلسل الجينات الموروثة... دور حاسم في تحديد نوع وشدة سرطان الثدي

تسلسل الجينات الموروثة... دور حاسم في تحديد نوع وشدة سرطان الثدي
TT

تسلسل الجينات الموروثة... دور حاسم في تحديد نوع وشدة سرطان الثدي

تسلسل الجينات الموروثة... دور حاسم في تحديد نوع وشدة سرطان الثدي

تعيد دراسة كلية الطب بجامعة ستانفورد في الولايات المتحدة تشكيل فهم العلماء لأصول سرطان الثدي وتطوره بشكل كبير، مع التركيز على الدور القوي لتسلسلات الجينات الموروثة - وخصوصا «جينوم الخلايا الجرثومية» من الأم أو الأب. ويأتي هذا خلافاً لوجهة النظر التقليدية القائلة بأن الطفرات الجسدية العشوائية خلال حياة المرأة هي المحركات الأساسية لهذا النوع من السرطان.

التسلسلات الموروثة والطفرات

وتكشف الدراسة أن تسلسل الجينات الموروثة يلعب دوراً حاسماً في تحديد نوع وشدة سرطان الثدي، ما يتحدى فكرة أن معظم أنواع السرطان تنشأ بشكل عشوائي بسبب الطفرات المتراكمة مع مرور الوقت.

وتؤثر هذه التسلسلات الموروثة على سيرورة اكتشاف الخلايا السرطانية المحتملة وتدميرها بواسطة الجهاز المناعي، أو تجنب الكشف عنها ما يؤدي إلى تطورها إلى أورام.

ويرتبط تباين الجينوم البشري، والطفرة الجسدية بشكل معقد. ويشكلان معاً السمات البشرية، وكذلك مخاطر حدوث الأمراض، حيث تظهر متغيرات في الجينوم البشري منذ الحمل، ولكنها تختلف بين الأفراد وتتراكم عبر الأجيال. وعلى النقيض من ذلك تتراكم الطفرات الجسدية طوال الحياة بطريقة فسيفسائية داخل الفرد بسبب المصادر الداخلية والخارجية للطفرات والضغوط الانتقائية التي تؤثر على الخلايا.

نظرة جديدة على أصل السرطان

توفر الدراسة التي نُشرت في مجلة «ساينس» (Science) في 31 مايو (أيار) 2024 وقادتها الدكتورة كريستينا كيرتس من «معهد ستانفورد للسرطان»، والدكتورة كاثلين هولاهان من قسم علم الوراثة، وكلاهما من «كلية الطب بجامعة ستانفورد» بالولايات المتحدة، تحولاً كبيراً في فهم أصول سرطان الثدي. وتؤكد على دور العوامل الوراثية والمناعة في تطور السرطان، وتقدم فهماً متعمقاً وقوياً للتفاعل بين الخلايا السرطانية الناشئة حديثاً وجهاز المناعة والتنبؤ بسرطان الثدي ومكافحته، حيث إن عدداً قليلاً من الطفرات الجينية المرتبطة بالسرطان تُستخدم حالياً بشكل منتظم للتنبؤ بالسرطان. وتشمل هذه الطفرات جينين، وهما BRCA1 وBRCA2 اللذان يحدثان في نحو واحدة من كل 500 امرأة، وتزيدان من خطر الإصابة بسرطان الثدي أو المبيض، وطفرات أخرى نادرة في جين يسمى TP53 الذي يسبب مرضاً يسمى متلازمة لي فروميني Li Fraumeni syndrome، وهو اضطراب وراثي نادر يعرض حامليه للإصابة بالسرطان في الطفولة والبلوغ.

تفاعل الجهاز المناعي

يعد التفاعل بين الخلايا السرطانية الناشئة حديثاً والجهاز المناعي أمراً محورياً. وعادة ما تقوم الخلايا المصابة بعرض البروتينات على أسطحها لكي تتعرف عليها الخلايا التائية T cells التي هي جزء من الجهاز المناعي. وتؤثر الاختلافات في هذه البروتينات المعروضة التي تتأثر بالجينات الموروثة على مدى احتمالية التعرف على الخلية السرطانية والقضاء عليها.

ووجد الباحثون أن الأنواع الفرعية لسرطان الثدي تتأثر بكمية هذه الجينات المعروفة بالجينات الورمية oncogenes وهي الجينات التي لديها القدرة على التسبب في السرطان، وغالباً ما تتحور هذه الجينات في الخلايا السرطانية المعروضة على سطح الخلية، أي قدرتها على جذب انتباه جهاز المناعة.

ويمكن التعرف على الجين بشكل أكبر من قبل الجهاز المناعي الذي يحمي في البداية من تطور السرطان. كما تكون الأورام التي تمتلك كميات كبيرة من هذه الجينات المعروضة التي تجذب الخلايا المناعية في البداية أكثر عرضة للهجمات المناعية. ولكن إذا تهربت هذه الأورام من الكشف المبكر فإنها تميل إلى أن تصبح أكثر عدوانية وأصعب في العلاج.

تصنيف سرطانات الثدي

تم تصنيف سرطان الثدي إلى أحد عشر نوعاً فرعياً، بناء على أنواع الطفرات الجسدية التي تحدث في الآلاف من حالات سرطان الثدي مع تنبؤات مختلفة وخطر تكرار المرض. وكانت أربعة من هذه الأنواع الفرعية الأحد عشر أكثر عرضة للتكرار حتى بعد 10 أو 20 عاماً من تشخيص الإصابة بالمرض. وهذه المعلومات حاسمة للأطباء عند اتخاذ قرارات العلاج ومناقشة التنبؤات طويلة الأمد مع المرضى.

كما أظهرت الدراسات السابقة أن الأشخاص الذين لديهم طفرات في جيني BRCA1 أو BRCA2 يميلون إلى تطوير نوع فرعي من سرطان الثدي يُعرف بسرطان الثدي الثلاثي السلبي triple negative breast cancer، وهو نوع فرعي من سرطان الثدي لا يستجيب للأدوية التي تستهدف مستقبلات هرمون الإستروجين، كما أنه ينمو بسرعة وقد ينتشر خارج الثدي قبل التشخيص. ومن المرجح أن يتكرر أكثر من سرطانات الثدي الأخرى، ويمثل نحو 15 في المائة من جميع حالات سرطان الثدي، وهو أكثر شيوعاً عند الشباب والنساء الأميركيات من أصل أفريقي أو من أصول إسبانية وهندية كما يقول روبرتو ليون فيري طبيب أورام الثدي الطبي في مركز «مايو كلينك» Mayo Clinic الشامل للسرطان بالولايات المتحدة، والمؤلف الأول للدراسة التي نشرت في مجلة «الجمعية الطبية الأميركية» JAMA في 2 أبريل (نيسان) 2024.

ومن الغرائب البيولوجية أن الخلايا السليمة عادة ما تعرض على أغشيتها الخارجية قطع صغيرة من البروتينات التي توجد في تلك الخلايا، وهو عرض خارجي يعكس نمطها الداخلي. وفي الوقت ذاته تتجول خلايا المناعة المسماة الخلايا التائية في الجسم بحثاً عن أي من هذه البروتينات بشكل مفرط التي قد تشير إلى وجود مشكلة داخل الخلية، فإذا كانت الخلية مصابة بفيروس، فسوف تعرض الخلية المصابة قطعاً من بروتينات الفيروس على سطحها الخارجي، وإذا كانت الخلية سرطانية فستعرض البروتينات غير الطبيعية، وهي ما يدفع الخلايا التائية إلى الهجوم على تلك الخلايا.

«جينوم الخلايا الجرثومية» من الأم والأب يحسن التنبؤات حول النوع الفرعي لسرطان الثدي وعدوانية المرض ومخاطر تكراره

التنبؤ بالسرطان وعلاجه

تشير النتائج إلى أن المعلومات الوراثية من «جينوم الخلايا الجرثومية» يمكن أن تحسن التنبؤات حول النوع الفرعي لسرطان الثدي وعدوانية المرض ومخاطر تكراره ما يساعد في استراتيجيات علاج أكثر تخصيصاً. ويمكن أن يؤدي هذا أيضاً إلى توجيه تطوير العلاجات المناعية للسرطان، والتنبؤ بخطر الإصابة بالسرطان لدى الفرد من خلال اختبار دم بسيط.

ويشير مصطلح جينوم الخلايا الجرثومية germline genome إلى الخلايا الجنسية (البويضات والحيوانات المنوية) التي تستخدمها الكائنات الحية التي تتكاثر جنسياً لنقل جينوماتها من جيل إلى جيل (من الآباء إلى الأبناء). وتسمى خلايا البويضات والحيوانات المنوية بالخلايا الجرثومية، على عكس الخلايا الأخرى في الجسم، التي تسمى الخلايا الجسدية.

ويوفر هذا البحث إطاراً جديداً لفهم أصول السرطان مع التركيز على دور الوراثة والتفاعل المناعي في تطور السرطان. ويفترض أن الأورام ليست مجرد نتيجة لطفرات عشوائية، ولكنها تتأثر بتفاعل معقد بين العوامل الوراثية الموروثة وديناميكيات الجهاز المناعي. وتمهد الدراسة الطريق للبحث المستقبلي في أنواع أخرى من السرطانات باستخدام هذا المنظور الجديد ما قد يحدث ثورة في تشخيص السرطان وعلاجه.