التوأم الرقمي ورسم خرائط الأورام الدماغية في الوقت الفعلي
طور الباحثون في جامعة ميشيغان تقنية التوأم الرقمي المعتمدة على التعلم الآلي لرسم خرائط نشاط الأورام الدماغية في الوقت الفعلي لدى مرضى سرطان الدماغ، ما يساعد في اكتشاف استراتيجيات العلاج الأكثر فاعليةً للحالات الفردية من الورم الدبقي.
تحقق الفريق من دقة النموذج بمقارنته ببيانات المرضى البشرية وإجراء تجارب على فئران، فتبين أن التوقعات الناتجة عن التوأم الرقمي دقيقة وموثوقة.
تستند الدراسة إلى أبحاث سابقة أشارت إلى إمكان إبطاء نمو بعض الأورام الدبقية عبر نظام غذائي يقيد الأحماض الأمينية الأساسية، فبعض الأورام تعتمد على إنتاجها وتستمر في النمو بينما تقيدها في الحالات الأخرى، مما يجعل تحديد الاستفادة من القيود الغذائية أمراً صعباً.
ساهمت قدرة التوأم الرقمي في رسم خريطة النشاط الأيضي داخل الأورام في تقييم جدوى دواء يثبط إنتاج لبنة أساسية لتجديد الحمض النووي، حيث تحصل بعض الخلايا على هذه اللبنات من بيئاتها وتستمر في النمو.
طور الباحثون نموذج تعلم عميق هو الشبكة العصبية الالتفافية وتدرّب على بيانات اصطناعية مولدة من معلومات بيولوجية وكيميائية معروفة ومقيدة بقياسات من ثمانية مرضى مصابين بالورم الدبقي أثناء الجراحة.
قارن الفريق نماذجهم ببيانات من ستة مرضى وأظهرت النتائج أن التوأم الرقمي قادر على التنبؤ بالنشاط الأيضي بدقة عالية.
أكّدت التجارب على فئران أن النظام الغذائي الذي حدّده التوأم الرقمي أبطأ نمو الورم لدى الفئران التي حُددت كمرشحين للعلاج.
تشير النتائج إلى أن التوأم الرقمي يساعد في توقع استجابة الورم لعلاجات تعيق أيضه.
مولت المعاهد الوطنية للصحة هذا العمل ولا سيما المعهد الوطني للسرطان.
تتيح هذه التقنية تجاوز صعوبات قياس استقلاب الورم داخل الدماغ أثناء الجراحة، إذ لا يستطيع الجراحون ملاحظة تغيّرات الأيض مع مرور الوقت، وتقتصر التحليلات على دراسة الأنسجة بعد الجراحة.
استخدم الفريق بيانات المرضى من عينات الدم وقياسات الأيض لأنسجة الورم والملف الجيني للورم ثم يحسب التدفق الأيضي لخلايا الورم.
نُشرت النتائج في مجلة سيل ميتابوليزم.
