ستساعد التقنيات التحليلية التي تم تطويرها في مختبر أبحاث IBM في حيفا في مكافحة بكتيريا السل المقاومة والسرطان

"إن التحدي الذي يواجه طب الأورام الشخصي هو تحديد الانحراف الجيني الذي يؤدي إلى الإصابة بالسرطان"، قالت الدكتورة آية سوفير، مديرة قسم التحليل التحليلي والبيانات الضخمة في المختبر * كلمات الدكتورة ميخال روزن تسفي، المدير الأول لـ قسم الأبحاث التحليلية في مختبر أبحاث IBM في حيفا، تشكل مقاومة بكتيريا السل للأدوية تحديًا أكثر تعقيدًا مقارنة بأبحاث جينوم فيروس نقص المناعة البشرية.

يشرع مركز أبحاث الجينوم في نيويورك (NYGC) وشركة IBM في مشروع مشترك لتطوير الطب الجينومي، بمساعدة أنظمة Watson التابعة لشركة IBM. ستقوم IBM ومركز أبحاث الجينوم باختبار نموذج أولي فريد من نوعه لـ Watson، مصمم لمهام أبحاث الجينوم، كمساعدة لأطباء الأورام الذين يسعون إلى تزويد المرضى بالعلاج الشخصي.

يشارك باحثون من مختبر أبحاث IBM في حيفا في تعزيز أبحاث الشركة في مجال تخصيص طب الأورام، بناءً على تحليل الملف الجيني والتسلسل الجيني للورم السرطاني، ومقارنة هذه البيانات الشخصية مع قواعد البيانات العلمية والمقالات المهنية. وبيانات العلاج السابقة.

ووفقا للدكتورة آية صوفر، مديرة التحليل التحليلي للبيانات الضخمة والحوسبة المعرفية في مختبرات أبحاث شركة آي بي إم، "بما أن السرطان ينجم عن تغيرات في الجينوم البشري، فإن كل ورم يتميز ببنيته الجينومية الفريدة الخاصة به. التحدي الذي يواجه طب الأورام الشخصي يتعلق بتحديد الانحراف الجيني الذي يؤدي إلى الإصابة بالسرطان. وذلك حتى نتمكن من وصف الدواء للمريض الذي يركز على النحو الأمثل على هذا الانحراف". وبحسب الدكتور صوفر فإن "العلماء في المختبر في حيفا يعملون على تحديد التسلسلات الجينية التي قد تكون أفضل الأهداف للتدخل الطبي".

يتم تنفيذ العمل بالتعاون مع علماء Blue Giant في المختبر في يوركتاون، نيويورك. وهذه بدورها تركز على إيجاد الأدوية الواعدة لكل تسلسل مستهدف.

في المرحلة الأولى، سيختبر المركز في نيويورك والمنظمات الشريكة له قدرات واتسون على المساعدة في تخصيص علاجات لمرضى سرطان الدماغ، من نوع الورم الأرومي الدبقي، الذي يقتل حوالي 13,000 ألف شخص في الولايات المتحدة وحدها كل عام. على الرغم من سلسلة من الإنجازات في اكتشاف الخصائص الجينية للسرطان مثل هذا، فإن عدد قليل فقط من المرضى يستفيدون من العلاجات الشخصية، المصممة للتعامل مع طفرات السرطان الخاصة التي تؤثر على كل مريض. لا يستفيد الأطباء بعد من الأدوات وإمكانيات تحليل المعلومات اللازمة لتقديم خيارات علاجية تتكيف مع بنية الحمض النووي لكل مريض. ومن أجل تطوير هذه الخيارات، من الضروري تحليل ومطابقة البيانات حول التسلسل الجيني، والمقالات في الصحافة العلمية والسجلات الطبية - كل ذلك في عصر تتضاعف فيه كمية المعلومات الطبية كل خمس سنوات.

تم تصميم المشروع المشترك لتسريع هذه العمليات المعقدة، وتحديد الأنماط في تسلسل الجينات وبيانات السجلات الطبية، وتقديم رؤى من شأنها أن تساعد الأطباء المعالجين على نقل أخبار الطب الجيني إلى مرضاهم.

تم تصميم نظام واتسون الجديد، الذي يعمل في بيئة سحابية، لتحليل المعلومات الجينية ومطابقتها مع الأدبيات العلمية والطبية، ومع قواعد بيانات الأدوية والعلاجات. إن عمق التحليل والسرعة التي يستطيع بها النظام مسح البيانات بتنسيق منظم وغير منظم، سيجعل من الممكن زيادة عدد المرضى المستفيدين من الوصول إلى العلاجات المصممة وفقًا لبنية الحمض النووي الخاصة بهم.

وقال الدكتور سوفير: «منذ أن تم رسم خريطة الجينوم البشري لأول مرة، منذ أكثر من عقد من الزمان، أحرزنا تقدمًا كبيرًا في فهم الخصائص الجينية للأمراض. التحدي الحقيقي الذي يواجهنا هو فهم وإيجاد المنطق وراء الكميات الهائلة من المعلومات الجينية وترجمة هذه المعلومات إلى علاجات أفضل للمرضى. واختتم الدكتور سوفير بقوله: "نأمل أن يسمح لنا الجمع بين معرفة الطبيب وخبرته، إلى جانب قوة أنظمة الحوسبة المعرفية، مثل نظام واتسون، بتحقيق التخصيص الحقيقي لعلاج السرطان".

التقنيات التحليلية لمختبر أبحاث IBM في حيفا - في مشروع في جنوب أفريقيا لمنع مقاومة بكتيريا السل للأدوية

يقود الباحثون في مختبر أبحاث IBM في حيفا مشروعًا مشتركًا بين IBM ومعهد أبحاث جنوب أفريقي، لفك التركيب الجيني لبكتيريا السل، في محاولة للتغلب على المقاومة المكتسبة لهذه البكتيريا لأدوية المضادات الحيوية. ويركز الباحثون على تحليل أكثر من 200 بنية جينومية، يحتوي كل منها على 4.4 زوجًا أساسيًا من الجينات، ويستخدمون أدوات تحليلية متقدمة وأنظمة البيانات الضخمة التي تم تطويرها أيضًا في مختبرات أبحاث IBM.
سيقوم معهد جنوب أفريقيا للسل والإيدز (معهد كوازولو ناتال لأبحاث السل وفيروس نقص المناعة البشرية - K-RITH) بتشغيل أنظمة التحليل التحليلي لشركة IBM للبحث في طرق جديدة لعلاج مرض السل في جنوب أفريقيا. سيتم استخدام أدوات التحليل التحليلي للبيانات الضخمة، التي طورتها شركة IBM، لفحص البنية الجينية للبكتيريا المسببة للمرض والآلية الخاصة التي تجعل هذه البكتيريا تطور مقاومة للمضادات الحيوية. الهدف النهائي للبحث هو إيجاد علاجات جديدة وأساليب جديدة للتشخيص وإدارة العلاج.
ويرتبط انتشار مرض السل في جنوب أفريقيا بشكل رئيسي بالعدوى بمرض الإيدز، وعدم التكامل والتنسيق بين علاجات الإيدز وعلاجات السل، والتحدي المتمثل في توفير الخدمات الصحية وإمكانية الوصول إليها. وتحتل جنوب أفريقيا حاليا المرتبة الثالثة في العالم من حيث انتشار مرض السل، ومنطقة كوا زولو ناتال، حيث يعمل المعهد، هي المنطقة التي تشهد أعلى معدل انتشار لكل من السل المقاوم للأدوية والسل الحساس للأدوية. يتم الإبلاغ عن أكثر من 100,000 حالة جديدة من حالات السل كل عام في هذه المنطقة، وأكثر من 60% من المرضى يحملون أيضًا فيروس نقص المناعة البشرية.
تأسس معهد أبحاث السل والإيدز في عام 2009 كهيئة بحثية مستقلة، تركز على البحث العلمي الأساسي حول مرض السل والإيدز، من أجل ترجمة النتائج إلى أدوات جديدة لمكافحة هذه الأمراض. إن العمل المشترك مع شركة IBM وأدواتها الفريدة من نوعها للبيانات الضخمة والتحليل التحليلي سيجعل من الممكن فهم البنية الجينية لبكتيريا السل، والتسلسلات الجينومية التي تتطور في هذه البكتيريا وتمنحها مقاومة للمضادات الحيوية.

ووفقا للدكتور ميخال روزن تسفي، المدير الأول لمجال الأبحاث التحليلية في مختبر أبحاث IBM في حيفا، فإن مقاومة بكتيريا السل للأدوية تشكل تحديا أكثر تعقيدا مقارنة بدراسة جينوم فيروس نقص المناعة البشرية. الأدوات الحسابية اللازمة لاستخلاص المعلومات الجينومية لبكتيريا السل متقدمة للغاية وجديدة جدًا. يقول الدكتور روزن تسفي: "إن فك الشفرة الجينية سيساعد في تحديد مجموعات العلاجات التي ستعمل بشكل أفضل لدى مرضى مختلفين، وكيف ستؤثر على التسلسلات الجينية المختلفة التي تشكل البكتيريا".

"في مجال فيروس نقص المناعة البشرية، فإن التكنولوجيا قادرة على فحص الاختلافات بين حمل الفيروس في الدم قبل وبعد العلاج، من أجل فهم ما إذا كان العلاج ناجحا. ولكن في مرض السل، لا يوجد معيار واحد يحدد حالة المرض. سيتعين علينا تطوير طرق مختلفة ومتكاملة تجعل من الممكن تصنيف وقياس نتائج العلاج وطرق جديدة لتحديد فعاليته"، يوضح الباحث.

يتبع المشروع الحالي نجاح الجهود البحثية التي تم إجراؤها أيضًا في مختبر أبحاث IBM في حيفا، EuResist، كجزء من مشروع أوروبي يدمج البيانات من مرضى فيروس نقص المناعة البشرية ويفحص فعالية العلاجات لهؤلاء المرضى بمساعدة تحليل البيانات الضخمة لعمليات المعالجة ونتائجها. توفر التقنيات الجديدة والنماذج الرياضية التي طورها باحثو IBM في المختبر في حيفا طريقة أكثر ذكاءً وفعالية لاختيار أفضل الأدوية والمجموعات الأكثر فعالية من الأدوية المختلفة، بناءً على الخصائص الجينية الخاصة التي تم تحديدها لدى كل مريض الإيدز.