قد تتمكن التكنولوجيا المعتمدة على الذكاء الاصطناعي من فك تشفير المعلومات الجينية والجزيئية حول الأورام السرطانية بسرعة وببساطة. في الأفق: الطب الشخصي لمرضى السرطان
يكتسب مجال الذكاء الاصطناعي زخماً في عالم الطب، وأيضاً في علاج السرطان. يقع التعلم العميق (Deep Learning) في قلب الذكاء الاصطناعي - وهو مجال بحث في علوم الكمبيوتر يهدف إلى إنشاء محاكاة حاسوبية لعمل الدماغ البشري. هذه هي الخوارزميات التي تسمح لأنظمة الكمبيوتر بالتعلم من الأمثلة والتجارب السابقة - وبالتالي أداء مجموعة متنوعة من المهام الحسابية.
البروفيسور رون كيميل والدكتور جيل شاماي من كلية علوم الكمبيوتر في التخنيون منخرطون في المعالجة الهندسية وتعلم الإشارات والصور. هذه هي الطريقة التي يقومون بها بتدريب أجهزة الكمبيوتر على فك تشفير المعلومات المرئية بأنفسهم. الأهداف: تطوير الأجهزة الأرضية والجوية والجوية والطبية. الدكتور ياكي كوهين، مدير قسم أمراض الأنف والأذن والحنجرة وجراحة الرأس والرقبة في المركز الطبي رمبام، ومحاضر سريري كبير في كلية الطب في التخنيون، يشارك في بعض دراساتهم. في دراستهم الأخيرة، والتي فازت بمنحة بحثية من مؤسسة العلوم الوطنية، تعاون الثلاثة مع رون سلوسبيرغ (طالب دكتوراه في مختبر البروفيسور كيميل)، والدكتور إيريت دواك (أخصائي في طب الأنف والأذن والحنجرة)، والدكتور يوآف بينينباوم (أخصائي في طب الأطفال) الأورام) والبروفيسور زيف غيل (الرئيس السابق لقسم الأنف والأذن والحنجرة في المركز الطبي رمبام). وقام العلماء والأطباء معًا بتطوير تقنية تعتمد على الذكاء الاصطناعي، والتي أطلق عليها اسم "أخصائي علم الأمراض المحوسب". تستخدم هذه التقنية لفك تشفير عينات (أنسجة) الأورام السرطانية من الناحية الجينية والجزيئية. يقوم النظام بفحص العينات واكتشاف الطفرات الجينية التي تحتوي عليها (والتي تساعد على تطور الأورام) ويحدد علامات مميزة إضافية (مثل البروتينات). أي أنه من خلاله يمكنك معرفة ما هو التوقيع الفريد لكل ورم، وبالتالي المساعدة في اتخاذ قرار بشأن علاج الأورام الأنسب للمريض، والذي يعتمد على هذا التوقيع.
كجزء من تشخيص السرطان، يتم أخذ الأنسجة من الكتلة المشبوهة وإرسالها للخزعة في مختبر علم الأمراض. يتم فحص الأنسجة من قبل علماء الأمراض تحت المجهر وصبغها بصبغة الهيماتوكسيلين أيوزين (H&E)، وهي طريقة سريعة ورخيصة مصممة للتمييز بين الخلايا. ومن خلال النظر إلى الأنسجة المصبوغة، يمكن لعلماء الأمراض أن يفهموا ما إذا كانت سرطانية، وما هو نوع السرطان، ومدى عدوانيتها، وأكثر من ذلك. ومع ذلك، لا يمكنهم توصيف الورم بهذه الطريقة من وجهة نظر وراثية وجزيئية، وهي معلومات ضرورية للأطباء لاتخاذ قرار بشأن نوع العلاج الأنسب. ولهذا السبب توجد تقنيات أكثر تقدمًا، مثل NGS (الذي يفك شفرة تسلسل الحمض النووي في الورم ويحدد موقع الطفرات فيه). وهي تكنولوجيات باهظة الثمن وتتطلب موظفين إضافيين ماهرين في أدائها، وهي غير موجودة بعد في جميع البلدان المتخلفة.
وباستخدام التكنولوجيا التي طوروها، تمكن العلماء والأطباء من أن يُظهروا لأول مرة أن الذكاء الاصطناعي قادر على استخلاص المعلومات الجينية والجزيئية من تحليل بنية الأنسجة كما تنعكس في صور H&E. يقول البروفيسور كيميل: "يستطيع أخصائي علم الأمراض المحوسب توصيف الخلايا السرطانية وراثيا وجزيئيا وفقا لشكل أنسجة الورم وبيئته. وهذا هو، بناء على تحليل مورفولوجيتها. وعلى عكس العين البشرية، مهما كانت مهارتها، فإن الذكاء الاصطناعي قادر على تحديد هذا التوقيع الفريد للورم واستخلاص النتائج منه".
وباستخدام التكنولوجيا التي طوروها، تمكن العلماء والأطباء من إثبات لأول مرة أن الذكاء الاصطناعي قادر على استخلاص المعلومات الجينية والجزيئية من تحليل بنية الأنسجة.
تم "تدريب" التكنولوجيا التي أنشأها الباحثون على 20,000 صورة H&E مأخوذة من حوالي 5,000 مريضة بسرطان الثدي. وفي حوالي نصفها، تمكنت من تحديد وجود تعبير جزيئي لمستقبلات هرمون الاستروجين الجنسي، الذي يساهم في انقسام الخلايا السرطانية وانتشارها، وذلك بناءً على تحليل شكل الأنسجة. توجد هذه المستقبلات في معظم أورام سرطان الثدي ويتم استهدافها لعلاج محدد، حيث يمنعها أو يمنعها من تلقي الهرمون الذي تحتاجه.
"بناء على العديد من التجارب والأمثلة من الصور، وجد الكمبيوتر خصائص معينة في الأنسجة السرطانية - على سبيل المثال، شكل الخلايا وطريقة ترتيبها لنفسها - وتعرف على العلاقة بينها وبين المظهر الجزيئي والجيني للورم . أي أنه بطريقة بسيطة، وباستخدام الذكاء الاصطناعي، اكتشف علامة فريدة لأورام الثدي، والتي توجد في شكل أنسجتها. ونعتقد أنه سيكون من الممكن من خلالها تحسين تشخيص الأورام السرطانية ومدى ملاءمتها لعلاجات الأورام، وتوفير الاختبارات المعقدة والمكلفة للكشف عن الطفرات الجينية والعلامات الجزيئية". ويضيف البروفيسور كيميل إلى ذلك أن "هذه التكنولوجيا قد تقلل بشكل كبير من وقت التشخيص وتجعله أرخص، وتسمح لأخصائيي علم الأمراض بالتركيز على الأعمال الأكثر تعقيدًا، وتعزيز علاج السرطان الشخصي".
واليوم، يقوم الباحثون باختبار هذه التقنية على أورام سرطانية إضافية، ويأملون أن يتمكنوا من استخدامها للتنبؤ بفعالية علاجات الأورام وفرص البقاء على قيد الحياة. ويختتم البروفيسور كيميل قائلاً: "نعتقد أن هذه ستكون أداة سريرية ستساعد الأطباء على اتخاذ قرارات العلاج الصحيحة".
الحياة نفسها:
البروفيسور رون كيميل - 57 عامًا، متزوج وأب لأربعة أطفال ("تتراوح أعمارهم بين 14 و26 عامًا") ويعيش في حيفا. كان راقصًا وهو الآن يحب ركوب الدراجات الجبلية والتزلج والطلاء. ومن بين أشياء أخرى، يرسم على جهاز iPad وعلى الجدران ("مع ابنتي. إنها الفنانة الحقيقية").eature=oembed
د. جيل شماي - 36 سنة، يسكن في تل أبيب، تخرج من "برنامج التخنيون للتميز". بالفعل في طفولته كان يحب الرياضيات والهندسة ("شاركت في العديد من المسابقات في هذه المجالات"). تتناول درجة الدكتوراه، التي حصل عليها مؤخرًا في مختبر البروفيسور كيميل، معالجة الصور ثلاثية الأبعاد والهندسة الحاسوبية والذكاء الاصطناعي في المجال الطبي. بالإضافة إلى ذلك، فهو يحب ركوب الدراجة وركوب الأمواج ("أركب أو أركب الأمواج في نهاية كل أسبوع")، ويعزف على البيانو والطبول، ويحب الطعام العراقي.
الدكتور ياكي كوهين - 56 سنة، متزوج وأب لابنتين، يسكن بالتناوب بين حيفا وتل أبيب. شاركت لسنوات عديدة في البحوث التطبيقية والتعاون مع الصناعة. وتشمل المشاريع التي شارك في تطويرها المناظير ثلاثية الأبعاد، وجهاز البلازما الباردة لعلاج السرطان، وعلاج اضطرابات الصوت بمساعدة الذكاء الاصطناعي. يمارس في أوقات فراغه الملاكمة والفنون القتالية.
للاطلاع على المقال على موقع مؤسسة العلوم الوطنية
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
