مقال لباحثي مركز الشبكات البيولوجية في التخنيون يقدم شرحًا مبتكرًا لقيود العلاجات المضادة للسرطان
على الرغم من التقدم الهائل في طب السرطان في العقود الأخيرة، لا تزال هناك ظاهرتان فسيولوجيتان تحصدان العديد من الضحايا بين المرضى: نقائل السرطان ومقاومة العلاج بالأدوية. الانبثاث - هجرة الخلايا السرطانية من الورم الرئيسي إلى الأعضاء البعيدة - مسؤول عن حوالي 90٪ من الوفيات الناجمة عن السرطان. ويعد تطور مقاومة الأدوية ظاهرة مختلفة، وهي أيضًا شائعة جدًا ومميتة. يعتمد التفسير الشائع لهذه الظواهر على المبادئ الداروينية المعروفة: التكوين العشوائي للطفرات أثناء انقسام الخلايا السرطانية والانتقاء الطبيعي الذي يمليه العلاج الدوائي والأنسجة المستهدفة للانبثاث. ومع ذلك، فإن العديد من الملاحظات التجريبية تتحدى هذا النهج، والعلاجات المبنية عليه لا تزيد بشكل كبير من متوسط بقاء المريض على قيد الحياة ولكن فقط بمقدار شهرين إلى ثلاثة أشهر في المتوسط.
الباحثون في التخنيون يقدمون الآن مقالا في المجلة iScience، مفهوم جديد ومختلف فيما يتعلق بالانتشار والمقاومة. المقال من توقيع طالبة الدكتوراه أسيل شومر والمشرفين البروفيسور نعمة برينر (كلية وولفسون للهندسة الكيميائية) والبروفيسور عمري باراك (كلية الطب رابابورت). الثلاثة هم أيضًا أعضاء في مركز الشبكات البيولوجية. يعد هذا العمل استمرارًا لدراسة نظرية نشرها البروفيسور برينر عام 2017 في مجلة Nature Communications.
إن ورم خبيث أو مقاومة الأدوية هو نوع من عملية التعلم
يشير باحثو التخنيون إلى المضاعفات المذكورة – النقائل والمقاومة – كمثال على ذلك عملية التعلم. وفي هذه العملية يكون المتعلمون هم الخلايا السرطانية نفسها ويساعدهم التعلم على التغلب على الضغط الذي يتعرضون له نتيجة العلاج الدوائي أو طبيعة البيئة الجديدة التي وصلوا إليها من الورم الأساسي. لا يعتمد هذا التعلم على دور محدد لبروتينات أو مسارات معينة، بل يعتمد على شبكة الاتصال التفاعلات بينهما. تعتمد على المحاولة و الخطأ مستوى الشبكة والتي يتم زيادتها عن طريق الضغط. وبما أن الخلية غير مجهزة "بخطة طوارئ" للتعامل مع هذا الأمر، فإنها تقوم بإجراء بحث عشوائي عن الخيارات. يقترح الباحثون في مقالتهم تشبيهًا بين عمليات التعلم في الدماغ والشبكات الاصطناعية والعمليات التي تحدث داخل خلية واحدة على مستوى الشبكة. يزعمون أن نظرية التعلم توفر إطارًا عقليًا وأدوات رياضية لوصف الظاهرة وفهمها وتظهر كيف تلقي المفاهيم من نظرية التعلم الضوء على ظواهر غير مفهومة في عمليات السرطان.
يعد الارتباط بين العمليات البيولوجية ونظرية التعلم جزءًا من مفهوم مبتكر تم تطويره في السنوات الأخيرة في مركز الشبكات البيولوجية في التخنيون. يشير هذا المفهوم إلى الأنظمة البيولوجية باعتبارها أنظمة تعليمية قادرة على الاستجابة بشكل خاص والتكيف من خلال ارتجال استجابات جديدة في مواجهة التحديات غير المتوقعة. وكشفت التجارب التي أجراها باحثو المركز على الخلايا المنوية والخلايا العصبية والمشابك العصبية والذباب والهيدرا عن جوانب التعقيد في هذه الأنظمة: مقاييس زمنية متعددة، وديناميكيات عالية الأبعاد، وتفاعلات الحلقة المغلقة، والحلول المتعددة، وعدم الانتظام المجهري. كل هذه ظواهر شائعة تميز مجموعة واسعة من النظم البيولوجية - وهي ظواهر تشكل أساس عمليات التكيف ولا يتم فهمها من الناحية النظرية بما فيه الكفاية. تتم في المركز دراسة خصائص الأنظمة الديناميكية المعقدة ويحاولون بالتعاون، ربط الملاحظات التجريبية بالنظرية المتطورة في مجالات التحكم والتعلم. يضم المركز أعضاء باحثين من كليات مختلفة في التخنيون: الهندسة الكهربائية، الفيزياء، الطب والهندسة الكيميائية.
تم دعم البحث من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم. يتم دعم أبحاث الدكتوراه الخاصة بأسيل شومر من قبل الأكاديمية الإسرائيلية للعلوم من خلال منحة آدامز. حصل شومر على درجة البكالوريوس في الهندسة الكيميائية الحيوية في التخنيون (كلية وولفسون للهندسة الكيميائية) والدرجتين المتقدمتين بتوجيه من أعضاء هيئة التدريس من مركز الشبكات البيولوجية. وهي تقوم بتحضير درجة الدكتوراه تحت إشراف البروفيسور نعمة برينر (كلية وولفسون للهندسة الكيميائية) والبروفيسور عمري باراك (كلية الطب في رابابورت).
للمقال في iScience انقر هنا
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
