طور فريق من جامعة ميشيغان تقنية التوأم الرقمي لرسم خرائط استقلاب الأورام في الدماغ في الزمن الحقيقي لدى مرضى سرطان الدماغ، وهي تقنية جديدة تعتمد على التعلّم الآلي لرصد نشاط الورم وتحديد الاستجابات للعلاجات المحتملة.
تساعد هذه التقنية في اكتشاف استراتيجيات العلاج الأكثر فاعلية ضد حالات الورم الدبقي الفردية من خلال رسم خريطة تفاعلات الورم مع المواد الغذائية وقياس سرعة استهلاك الخلايا وتدفقها الأيضي لتحديد مدى جدوى تعديل النظام الغذائي أو استخدام أدوية محددة.
وفق موقع News Medical Life Science، تحقق الفريق من دقة النموذج بمقارنته مع بيانات مرضى بشريين وإجراء تجارب على الفئران، مما يشير إلى قدرة التوأم الرقمي على توقع استجابة الورم للعلاج بشكل موثوق.
تقنية التوأم الرقمي: كيف تعمل؟
تقع القياسات الأيضية عادة خارج أثناء العمليات الجراحية، إذ لا يستطيع الجراحون متابعة تغيرات الأيض مع مرور الوقت، وتقتصر الدراسات على الأنسجة بعد الإجراء، فالتقط الفريق بيانات محدودة عبر سحب عينات الدم وقياسات الاستقلاب لأنسجة الورم والملف الجيني للورم، ثم يحسب سرعة استهلاك الخلايا السرطانية للعناصر الغذائية والمعالجة، وهو ما يُطلق عليه التدفق الأيضي.
بنى الباحثون نموذج تعلم عميق يُدعى شبكة عصبية تفافية، وتدربوه على بيانات مرضى اصطناعية مولّدة من معلومات بيولوجية وكيميائية معروفة، وربطوها بقياسات من ثمانية مرضى مصابين بالورم الدبقي تم حقنهم بجلوكوز مُوسَم أثناء الجراحة.
وبالمقارنة مع بيانات ستة من هؤلاء المرضى، أظهرت النتائج أن التوأم الرقمي قادر على التنبؤ بالنشاط الأيضي بدقة عالية، وفي تجارب على الفئران أكد الفريق أن النظام الغذائي قد يبطئ نمو الورم فقط في الفئران التي حددها التوأم الرقمي كمرشحة مناسبة للعلاج.
الخلفية العلمية والدوافع الطبية
تستند هذه الدراسة، المنشورة في Cell Metabolism، إلى أبحاث سابقة أظهرت أن تقييد تناول بعض الأحماض الأمينية قد يوقف أو يبطئ نمو بعض الأورام الدبقية، بينما تستمر أورام أخرى في النمو لأنها تنتج هذه الأحماض بنفسها، ولا توجد طريقة سهلة حاليًا لاختيار المرضى المستفيدين من القيود الغذائية.
ساعدت قدرة التوأم الرقمي على رسم خريطة النشاط الأيضي في الأورام في تقييم احتمال نجاح دواء يوقف إنتاج اللبنات الأساسية اللازمة لتكرار الحمض النووي، حيث يمكن لبعض الخلايا الحصول على هذه اللبنات من بيئاتها. وللتغلب على صعوبات رسم خريطة استقلاب الورم داخل الدماغ، طور الباحثون توأمًا رقميًا حاسوبيًا يمكنه التنبؤ باستجابة الورم الدماغي لكل علاج.
المشروع تقوده فرق بحثية مدعومة من المعاهد الوطنية للصحة، وبخاصة المعهد الوطني للسرطان، وهو ما يعزز الإمكانات السريرية لهذا النهج في المستقبل.
هذا العمل يفتح الطريق لاستخدام التوأم الرقمي لتحديد المرضى الذين قد يستفيدون من تغييرات غذائية أو علاجات تستهدف الاستقلاب داخل الورم، مع توفير إطار لاختبار استراتيجيات علاجية جديدة في الدماغ بشكل أسرع وأكثر أمانًا في المستقبل.
