طور باحثون في جامعة ميشيغان الأمريكية تقنية التوأم الرقمي المعتمدة على التعلّم الآلي لرسم خريطة نشاط الأورام في الوقت الفعلي لدى مرضى سرطان الدماغ، بهدف اكتشاف استراتيجيات علاج أكثر فاعلية لحالات الورم الدبقي الفردية.
تُقَدّم التقنية في تتبّع استقلاب الورم، فتعمل التوأم الرقمي على رصد التدفق الأيضي في الأنسجة الدماغية وتساعد في التنبؤ باستجابة الورم لكل علاج محتمل، ما يمهّد لاختيار العلاجات الأكثر ملاءمة لكل مريض.
اعتمد الفريق على بيانات من عينات الدم وقياسات أيضية لأنسجة الورم والملف الجيني للورم، ثم بنى نموذج تعلم عميق يسمى الشبكة العصبية الالتفافية، تدرب على بيانات اصطناعية مستمدة من معلومات بيولوجية وكيميائية معروفة، ومقيدة بقياسات من ثمانية مرضى دبقيين تم حقنهم بجلوكوز مُوسَم أثناء الجراحة.
وعند مقارنتها مع بيانات مرضى حقيقيين من ستة مرضى آخرين، أظهرت التوأمات الرقمية قدرة عالية في التنبؤ بالنشاط الأيضي الورمي، وهو ما دعّم مصداقية النموذج في سياق بيولوجي معقد.
وفي تجارب حيوانية، أكّد الفريق أن النظام الغذائي الذي يفرض قيود على مصادر غذائية أساسية قد يبطئ نمو الورم فقط في الفئران التي حددها التوأم الرقمي كمرشّحات للعلاج، ما يوحي بأن التوأم الرقمي يمكن أن يساعد في اختيار استراتيجيات غذائية أو دوائية ذات أثر واقعي على الورم.
يعتمد التوأم الرقمي على دمج بيانات المرضى من سحب الدم وقياسات أيضية لأنسجة الورم والملف الجيني للورم، ثم يحسب سرعة استهلاك الخلايا السرطانية للعناصر الغذائية ومعالجتها، وهو ما يعرف بالتدفق الأيضي للورم.
وأنشأ الباحثون نموذج تعلم عميق هو الشبكة العصبية الالتفافية، وتدرب على بيانات اصطناعية مولّدة عبر معلومات بيولوجية وكيميائية معروفة وبقيود من قياسات مرضى دبقيين فعليين، ما مكنه من التنبؤ بالنشاط الأيضي بدقة عالية في سياقات مختلفة.
نشرت نتائج الدراسة في مجلة سيل ميتابولزم، وأشارت إلى أن استخدام التوأم الرقمي لرسم خريطة الاستقلاب داخل الدماغ يساعد في اختيار العلاجات الأنسب ويكشف عن إمكانات استغلال النظام الغذائي كعامل مساعد في علاج الورم الدبقي لدى بعض المرضى.
