قدم علماء معهد وايزمان للعلوم إمكانية إجراء اختبارات دم موثوقة ودقيقة لتشخيص السرطان
اختبارات الدم لتشخيص السرطان هي الوعد الكبير القادم في الطب. على الرغم من أن هذه الاختبارات البسيطة وسهلة المنال وغير الجراحية تُستخدم بالفعل في التشخيص المبكر للسرطان، إلا أنها في هذه المرحلة ليست موثوقة بما يكفي لدخول الاستخدام على نطاق واسع. طريقة جديدة طورها علماء معهد وايزمان للعلوم قد تؤدي إلى قفزة للأمام في هذا المجال وتطوير اختبارات الدم لتشخيص السرطان بمستوى غير مسبوق من الدقة. نتائج البحث يتم نشرها اليوم في المجلة العلمية طبيعة التكنولوجيا الحيوية.
يقول رئيس فريق البحث، الدكتور هاشم: "إن الطرق المقبولة حاليًا للكشف عن السرطان غالبًا ما تكون غازية وغير سارة أو باهظة الثمن ولا يمكن الوصول إليها". سمعت افرات من قسم علم المناعة والتجديد البيولوجي بالمعهد. على سبيل المثال، قد يكون أخذ عينة من الأنسجة (خزعة) - سواء جراحيًا أو باستخدام إبرة طويلة - مؤلمًا، بل وينطوي في بعض الأحيان على مخاطر معينة. في المقابل، تعتمد اختبارات التصوير مثل التصوير بالرنين المغناطيسي أو التصوير المقطعي بالإصدار البوزيتروني على معدات باهظة الثمن ومرهقة لا تتوفر في كل مكان. ولذلك، فإن اختبارات الدم الفعالة، والمعروفة أيضًا باسم الخزعة السائلة، قد تكون بديلاً ناجحًا لكل هذه الاختبارات. "الأمر لا يتعلق فقط بالراحة. ويضيف الدكتور شيما: "إن تقليل الانزعاج المرتبط بالاختبار يزيد بشكل كبير من فرص رغبة الأشخاص في إجراء الاختبار، وبالتالي يزيد أيضًا من فرصة الاكتشاف المبكر وإنقاذ الأرواح".
تعتمد فكرة تشخيص السرطان من خلال اختبارات الدم على حقيقة أن المنتجات الثانوية لتدمير الخلايا تطفو في سائل الدم لدينا: شرائح الحمض النووي والبروتينات المشتقة من خلايا الدم الميتة. عندما يتطور السرطان في الجسم، فإن أجزاء من الحمض النووي والبروتينات الناشئة من الخلايا السرطانية الميتة تطفو أيضًا في سائل الدم. توجد حاليًا اختبارات دم مختلفة لتشخيص السرطان في مراحل متقدمة من التطوير، لكن معظمها يعاني من عيوب كبيرة. اعتمد الجيل الأول من هذه الاختبارات على تحديد الطفرات الجينية التي يصعب جداً اكتشافها في اختبارات الدم، حيث أنها لا تشكل سوى جزء بسيط من المادة الوراثية التي تفرز في الدم؛ علاوة على ذلك، فإن مجرد وجود الطفرات لا يشير بالضرورة إلى تطور السرطان. يركز الجيل الجديد من اختبارات الدم على نوع مختلف من البيانات: الآليات اللاجينية، أي التغيرات في جينوم الخلية التي لا تنطوي على تغييرات في الحمض النووي نفسه، على سبيل المثال، العلامات الكيميائية المختلفة التي تلتصق بجزيء الحمض النووي وبالتالي تؤثر على التعبير الجيني. ولكن حتى هذه الأساليب لها عيوب ملحوظة: فبعض الاختبارات تتطلب كمية كبيرة من الدم، بينما يعتمد البعض الآخر على اكتشاف نوع واحد فقط من التغير اللاجيني، لذا فإن نتائجها لا يمكن الاعتماد عليها بشكل كبير.
في الدراسة الحالية، التي أجريت تحت قيادة الطالبين فاديم باديوك ونير إيرز، يهدف الباحثون إلى تطوير نهج جديد من شأنه أن يجعل من الممكن تشخيص السرطان بشكل موثوق بناءً على كمية صغيرة من الدم. ولتحقيق هذه الغاية، اعتمدوا على طريقة لتصوير الجزيئات المفردة، طورتها الدكتورة شيما خلال فترة أبحاث ما بعد الدكتوراه في كلية الطب بجامعة هارفارد ومعهد برود في بوسطن. هذه الطريقة، المدعومة بالمجهر الفلوري، تجعل من الممكن إجراء رسم خرائط جيني دقيق ودقيق على أساس عينة صغيرة جدًا. وافترض الدكتور شيما أنه يمكن تطبيق هذه الطريقة لفحص التغيرات اللاجينية في النيوكليوزومات - الوحدات الفرعية الأساسية التي تشكل تعبئة المادة الوراثية في الخلية. مثل البقايا العائمة من سفينة غارقة، يتم إطلاق الملايين من النيوكليوزومات من الخلايا الميتة في مجرى الدم وقد تكون أرضًا خصبة لتشخيص السرطان.
في الدراسة الحالية، استخدم باديوك وإيريز، جنبًا إلى جنب مع زملائهم، طريقة الدكتور شيما لمقارنة النيوكليوزومات من دم 30 متطوعًا سليمًا مع تلك الموجودة في 60 مريضًا بسرطان القولون في مراحل مختلفة من المرض. وحدد العلماء نمطًا جينيًا مختلفًا بشكل أساسي في كل مجموعة. وباستخدام كمية صغيرة من الدم، تمكنوا من رسم خريطة لستة تغيرات جينية مرتبطة بالسرطان، وحتى تحديد مجموعة متنوعة من علامات السرطان المعروفة الأخرى في العينات، بما في ذلك أجزاء البروتين من الأورام الميتة التي لا يمكن اكتشافها بالتقنيات التقليدية.
باستخدام خوارزميات الذكاء الاصطناعي، قام العلماء، بالتعاون مع البروفيسور غاي رون من معهد راكا للفيزياء بالجامعة العبرية في القدس، بتحليل قاعدة البيانات الضخمة الواردة من المجموعتين، وحتى اختبار مجموعات مختلفة من التغيرات اللاجينية. وفي الوقت نفسه، للتأكد من أن النتائج ذات صلة ليس فقط بأورام القولون، فقد أجروا مقارنات بين النيوكليوزومات من دماء الأشخاص الأصحاء وتلك الموجودة في دم عشرة مرضى بسرطان البنكرياس. يقول الدكتور شيما: "لقد عرفت خوارزميتنا كيفية التمييز بين مجموعات الأشخاص الأصحاء ومرضى السرطان بدقة تصل إلى 92 بالمائة - وهو مستوى غير مسبوق من الثقة لهذا النوع من الاختبارات".
إذا تم تكرار هذه النتائج في تجارب أكبر، فسيتم تمهيد الطريق لتطوير اختبار دم متعدد العوامل للكشف عن السرطان بناءً على عينة دم أقل من مليلتر واحد. ومن المتوقع أن تؤدي الاختبارات من هذا النوع إلى تطوير عالم الطب الشخصي أيضًا، حيث من المتوقع أن تسمح البيانات العديدة التي تم الكشف عنها في الاختبار بتخصيص العلاج الأمثل لكل مريض.
ويختتم الدكتور شيما قائلاً: "لقد قدمنا دليلاً على جدوى طريقتنا، ويبقى الآن أن نرى ما إذا كان سيتم إعادة إنتاج النتائج أيضًا في التجارب السريرية". "في المستقبل، قد تتيح هذه الطريقة تشخيص ليس فقط أنواع مختلفة من السرطان، ولكن أيضا أمراض أخرى تترك آثارا في الدم، مثل أمراض المناعة الذاتية وأمراض القلب".
كما شارك في الدراسة الدكتورة نوا بيرات وأولغا باراش من قسم المناعة والتجديد البيولوجي؛ الدكتورة إيكاترينا أندرياشيفا، وأبهيجيت شيندي، ودانيال جونز من شركة SeqLL Inc. وفي ووبرن، ماساتشوستس؛ د. باراك زكاي ود. يائيل مابور من مركز كابلان الطبي؛ تمار بيرتس، بروفيسور ايلا هوبرت، د. جوناثان كوهين، د. عزام صلاح، د. مارك تمبر، د. ألبرت غرينسفون، ميريام ماعوز، ود. أفيعاد زيك من المركز الطبي في جامعة هداسا.
وتجدر الإشارة إلى أن جامعة تل أبيب أصدرت هذا الأسبوع أيضًا إعلانًا عن بحث في نفس المجال: اختبار دم بسيط للكشف عن السرطان بدلاً من الاختبارات الغازية
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
