أفادت مجلة Nature Biotechnology أمس عن تقنية مبتكرة ستزود المجتمع العلمي بأدوات مبتكرة لفهم جيد لنشاط الجهاز المناعي. التكنولوجيا التي تم تطويرها في خرائط التخنيون، تعتمد على مسح ملايين المقالات العلمية، والملف المناعي لكل مرض. هذه الخرائط، التي كشفت بالفعل عن تفاعلات بيولوجية غير معروفة سابقًا، ستجعل من الممكن تطوير علاجات شخصية تعتمد على فهم الجهاز المناعي.
ستزود التكنولوجيا التي تم تطويرها في التخنيون المجتمع العلمي بأدوات مبتكرة لفهم متعمق لجهاز المناعة في الصحة والمرض. البحث المنشور في مجلة Nature Biotechnology قادته طالبة الدكتوراه كسينيا كيفلر تحت إشراف البروفيسور المشارك شاي شين أور من كلية الطب في رابابورت.
وفي العصر الحديث تقدم الطب بسرعة مذهلة، ولا خلاف في ذلك؛ تضاعف متوسط العمر المتوقع بين منتصف القرن التاسع عشر ونهاية القرن العشرين، وخفضت اللقاحات بشكل كبير معدلات الوفيات بين الرضع والأطفال، وفي العقدين الأخيرين، دخلت تقنيات متقدمة في الجهاز المناعي إلى الممارسة الطبية - وهي تقنيات أحدثت تأثيرًا كبيرًا. تحسين قدرتنا على علاج الأمراض، وخاصة السرطان، من خلال التلاعب بجهاز المناعة.
ومع ذلك، فإن الجهاز المناعي كيان معقد للغاية، لذا فإن تحليله واستهدافه يمثل تحديًا معقدًا. في العقد الماضي، طور المجتمع العلمي أدوات مبتكرة لقياس دقيق لمختلف معايير الجهاز المناعي. هذه الأدوات تزودنا بمعلومات هائلة، لذا فإن التحدي الحالي الذي يركز عليه المقال هو تحليل تلك المعلومات. وفقًا للأستاذ المشارك شين أور، "إن الباحثين والأطباء، مهما كانوا من ذوي الخبرة والتميز، يتخصصون في زاوية ضيقة من المجمع الطبي. كونهم بشر، لا يمكن أن يكون لديهم رؤية منهجية مبنية على ملايين الدراسات والمقالات، علاوة على ذلك، فإن معدل المنشورات العلمية في مجال التطعيم هائل: مقال جديد كل نصف ساعة. لكن ما يعجز عنه الطبيب البشري والباحث، نقدمه الآن من خلال مناعة إكسبريسو: بناء نموذج محوسب لجهاز المناعة. يمنحنا هذا النموذج لأول مرة رؤية رائعة للنظام ككل، وفهمًا أفضل للمعرفة الحالية وحدودها، وأتمتة تفسير البيانات وإنشاء فرضيات جديدة بشكل منهجي.
وطوّر الباحثون نظام معالجة لغوي يقوم بمسح جميع المؤلفات العلمية في علوم الحياة ويكوّن، بناءً على هذه المعلومات، صورة عالمية لشبكة التفاعلات بين خلايا الجهاز المناعي في جسم الإنسان. هذا بدقة عالية وبالإشارة إلى آلاف الأمراض. يعد النظام الذي تم تطويره في التخنيون خطوة دراماتيكية نحو رؤية تتمحور حول المناعة للأمراض. ووفقا للأستاذ المشارك شين أور، "يلعب جهاز المناعة دورا حاسما في مكافحة الأمراض والحفاظ على صحتنا. هو نوع من أنظمة الاستشعار التي تراقب البيئة الخارجية والداخلية وتتفاعل مع التغييرات التي تطرأ عليها. المشكلة هي أنه في بعض الأحيان يفشل أو يخلق تفاعلات ضارة مع خلايا أخرى في الجسم. لذلك، من أجل تحسين العلاج الطبي، يجب علينا فتح الصندوق الأسود لجهاز المناعة وفهم كيفية عمله.
هذا هو المكان الذي يأتي فيه دور ImmunXpresso. يقوم هذا البرنامج بمسح ملايين المقالات في قاعدة بيانات PubMed - 16 مليونًا حتى الآن. ويركز البحث على جزيئات تسمى "السيتوكينات" - وهي بروتينات الاتصال التي تسمح لخلايا الجهاز المناعي بإرسال رسائل بين الخلايا وبين الأنسجة عبر مجرى الدم. وباستخدام التكنولوجيا الجديدة، أنشأ الباحثون خريطة محوسبة مفصلة للاتصالات بين 340 نوعًا من الخلايا و140 نوعًا من السيتوكينات في آلاف الأمراض - وهي قاعدة معرفية هي الأولى من نوعها وغير مسبوقة من حيث النطاق والدقة. توفر هذه الخطوة وصفًا عالميًا لشبكة التفاعلات بين الخلايا في الجهاز المناعي وأنماط تراكم المعرفة العلمية مع مرور الوقت. إلى جانب تحليل ورسم خرائط العوامل المعروفة، مكّن النهج التحليلي الموصوف في المقالة من التنبؤ بمئات التفاعلات البيولوجية الجديدة التي لم يتم تحديدها أو نشرها حتى الآن. علاوة على ذلك، ولأول مرة في التاريخ، رسم الباحثون خرائط للملفات المناعية لمختلف الأمراض وتمكنوا من تجميع الأمراض وفقًا لأوجه التشابه بين "خرائط الأمراض" التي تظهر الروابط بين الحالة الطبية والحالة المناعية. تشكل "مجموعات الأمراض" هذه خريطة طريق فريدة للتوجيه إلى أوجه القصور في وظائف الجهاز المناعي في الحالات المرضية المختلفة. وسيمكن هذا الإنجاز من تحديد العلاجات الدوائية الحالية لأمراض إضافية يمكن لهذه العلاجات الوقاية منها أو إبطائها.
ووفقا للأستاذ المشارك شين أور، "من أجل ترجمة هذه المعلومات إلى طب شخصي، سنقوم في المستقبل بربطها بالملف المناعي للمريض المحدد. وذلك مع العلم أن الجهاز المناعي يتغير من شخص لآخر وحتى داخل نفس الشخص مع مرور الوقت. لذلك، إذا عرفنا فقط كيفية مراقبة هذا النظام، كما نراقب حاليًا، على سبيل المثال، نشاط القلب، فسنكون قادرين على إجراء تدخل طبي شخصي ودقيق وقائم على البيانات".
منذ أكثر من عقد من الزمن، وفي مرحلة ما بعد الدكتوراه في جامعة ستانفورد، قام البروفيسور ميشنا شين أور بدراسة التباين في الجهاز المناعي لدى الأشخاص المختلفين. "كانت هذه هي المرة الأولى التي قمت فيها بتحليل البيانات التي تم الحصول عليها من مراقبة أجهزة المناعة، واكتشفت اختلافات في وظيفة 8 سيتوكينات لدى شخص مسن مقارنة بشخص كبير في السن. لقد شاركت هذا الاكتشاف مع علماء المناعة ذوي الخبرة على أمل أن يساعدوني في فهم الخلايا التي تفرز هذه السيتوكينات، لكن لم يتمكن أي منهم من إعطائي إجابة. وذلك لأن كل اختصاصي مناعة يرى صورة جزئية للنظام ولا أحد منهم يعرفها بشكل كامل. ومنذ ذلك الحين وحتى اليوم أركز على بناء صورة نظامية لجهاز المناعة وتفاعلاته مع الأجهزة الأخرى في الجسم. وهذا من باب التطلع إلى تحويل علم المناعة - نظرية الجهاز المناعي - إلى علم منظم وقائم على النموذج، أي إلى علم المناعة الجهازي الحقيقي."
لقد ولد علم المناعة الجهازية منذ حوالي عقد من الزمن، وقد حقق الكثير من التقدم في قدرتنا على قياس النظام لدى البشر وتوليد الكثير من البيانات، إلا أن الجانب التكميلي - تفسير البيانات - لم يتطور بوتيرة مماثلة . ويقدر البروفيسور المساعد ميشنا شين أور أن برنامج ImmunXpresso سيعطي دفعة كبيرة للجانب التفسيري، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنه منصة لرسم خرائط المعرفة الحالية وتوحيدها، مما يتيح الاتصال بين الأدبيات العلمية والبيانات التجريبية.
مختبر البروفيسور ميشنا شين أور هو مساحة متعددة التخصصات تجمع بين الباحثين من خلفية حسابية مع باحثين من خلفية بيولوجية. هو نفسه يجسد مزيجًا من المجالات المختلفة: حصل على درجة البكالوريوس في نظم المعلومات في التخنيون في كليات الصناعة والإدارة وعلوم الكمبيوتر؛ في معهد وايزمان، درجة الماجستير في المعلوماتية الحيوية - استخدام قواعد البيانات والأدوات الحسابية لصالح البحوث البيولوجية والطبية؛ دكتوراه في جامعة هارفارد في علم الأحياء التنموي؛ وفي جامعة ستانفورد حصل على درجة ما بعد الدكتوراه في المعلوماتية الحيوية وعلم المناعة. في عام 2011، عاد إلى التخنيون كعضو هيئة تدريس في كلية الطب رابابورت، وهنا يرأس مختبر علم المناعة الجهازية والطب الشخصي.
تم إجراء البحث بتمويل من السلطات الصحية الأمريكية (NIH) وتم استثمار سنوات عديدة من العمل فيه. ويستمر اليوم التطوير التجاري لتقنيةimmuneXpresso في إطار شركة CytoReason، التي تعمل على إنتاج رؤية نظامية لجهاز المناعة لصالح تطوير الأدوية والطب الأكثر دقة.
تعليقات 4
مرحبا، عمري 62 سنة، في التحاليل التي قمت بها مرتين مؤخرا، ظهر لي أن جسدي "مكشوف" وأن جهاز المناعة في جسدي غير موجود، مما يعني أن جميع المؤشرات منخفضة جدا وحتى خارج النطاق الطبيعي أود أن أعرف ما يمكن أن يكون السبب وماذا يشير هذا؟
يتم تقييم كل حكمة في العالم وفقًا لقيمة الهدف الذي تجلبه
باعتباري "أرادنيك" سابقًا، أتذكر أن الأشخاص المصابين بالربو كانوا يأتون إلى المدينة. لماذا؟ لأنه كان يُعتقد في السابق أن الهواء الرطب يسبب نوبات تنفسية. ومنذ ذلك الحين أثيرت العديد من الفرضيات حول أسباب المرض، بدءا من النظام الغذائي ودرجة حرارة الهواء ورطوبة الهواء وانتهاء بالتغيرات الهرمونية والعوامل الوراثية.
حتى اكتشف باحثون بريطانيون أن مستقبلات الكالسيوم هي السبب في رد الفعل التحسسي الشديد. وقد تتأثر هذه المستقبلات بالعوامل البيئية (الرطوبة والسخام والتلوث وغيرها).
كان هذا الإنجاز يعني أنه في غضون سنوات قليلة يجب أن ينضم دواء جديد إلى خزانة الأدوية لدينا.
فلماذا كل هذه المقدمة المملة؟
لإظهار كل تطورنا نحاول العثور على إجابات لأسئلة مختلفة.
بدءاً بإنتاج الحليب في البقرة، والاستمرار في تكاثر الأغنام حتى أسئلتنا الأكثر وجودية.
بدءاً من الفلسفة التي تحدثت عن المصطلحات النظرية، مروراً بعلم النفس وعلم وظائف الأعضاء حتى نصل إلى تلك الجذور التي منها تحدث الظواهر في هذا العالم.
إذن ما الجديد؟
الجديد هو أنه وراء الجذور التي نكتشفها في هذا العالم، هناك جذور إضافية فوقها هي مصدر تلك الجذور التي نكتشفها في هذا العالم.
وكيف سنكتشف تلك الجذور التي أسميها "مصدر الجذور في هذا العالم"؟
الجواب: لهذا سنكتشف أننا بحاجة إلى تغيير أنفسنا، وأن نخلق في داخلنا أداة، أداة لديها القدرة على ذلك.
وهذا هو الاكتشاف الذي سيحدث في القرن الحادي والعشرين؟
الجواب: إذا قمنا حتى الآن بتطوير أدوات خارجية (المجاهر، ومكبرات الصوت، وما إلى ذلك) التي سمحت لنا بدراسة أشياء مختلفة، فسوف نصل إلى مكان حيث من أجل اكتشاف ظواهر جديدة، سيتعين علينا تطوير أدوات داخلية للوصول إلى جذور تلك الظواهر.
يتم تقييم كل حكمة في العالم وفقًا لقيمة الهدف الذي تجلبه.
نفس الأسلوب الذي سيسمح لنا بتغيير أنفسنا ومعايرة أنفسنا وفق تلك الجذور، والتي يمكننا القول إنها الأنسب لجيلنا.
يتم تقييم كل حكمة في العالم وفقًا لقيمة الهدف الذي تجلبه
باعتباري إردانيك سابقًا، أتذكر أن الأشخاص المصابين بالربو كانوا يأتون إلى المدينة. لماذا؟ لأنه كان يُعتقد في السابق أن الهواء الرطب يسبب نوبات تنفسية. ومنذ ذلك الحين أثيرت العديد من الفرضيات حول أسباب المرض، بدءا من النظام الغذائي ودرجة حرارة الهواء ورطوبة الهواء وانتهاء بالتغيرات الهرمونية والعوامل الوراثية.
حتى اكتشف باحثون بريطانيون أن مستقبلات الكالسيوم هي السبب في رد الفعل التحسسي الشديد. وقد تتأثر هذه المستقبلات بالعوامل البيئية (الرطوبة والسخام والتلوث وغيرها).
كان هذا الإنجاز يعني أنه في غضون سنوات قليلة يجب أن ينضم دواء جديد إلى خزانة الأدوية لدينا.
فلماذا كل هذه المقدمة المملة؟
لإظهار كل تطورنا نحاول العثور على إجابات لأسئلة مختلفة.
بدءاً بإنتاج الحليب في البقرة، والاستمرار في تكاثر الأغنام حتى أسئلتنا الأكثر وجودية.
بدءاً من الفلسفة التي تحدثت عن المصطلحات النظرية، مروراً بعلم النفس وعلم وظائف الأعضاء حتى نصل إلى تلك الجذور التي منها تحدث الظواهر في هذا العالم.
إذن ما الجديد؟
الجديد هو أنه وراء الجذور التي نكتشفها في هذا العالم، هناك جذور إضافية فوقها هي مصدر تلك الجذور التي نكتشفها في هذا العالم.
وكيف سنكتشف تلك الجذور التي أسميها "مصدر الجذور في هذا العالم"؟
الجواب: لهذا سنكتشف أننا بحاجة إلى تغيير أنفسنا، وأن نخلق في داخلنا أداة، أداة لديها القدرة على ذلك.
وهذا هو الاكتشاف الذي سيحدث في القرن الحادي والعشرين؟
الجواب: إذا قمنا حتى الآن بتطوير أدوات خارجية (المجاهر، ومكبرات الصوت، وما إلى ذلك) التي سمحت لنا بدراسة أشياء مختلفة، فسوف نصل إلى مكان حيث من أجل اكتشاف ظواهر جديدة، سيتعين علينا تطوير أدوات داخلية للوصول إلى جذور تلك الظواهر.
يتم تقييم كل حكمة في العالم وفقًا لقيمة الهدف الذي تجلبه.
نفس الأسلوب الذي سيسمح لنا بتغيير أنفسنا ومعايرة أنفسنا وفق تلك الجذور، والتي يمكننا القول إنها الأنسب لجيلنا.
0 في الواقع، هناك قدر كبير من العدالة في الادعاء بضرورة تقوية جهاز المناعة. قام البروفيسور سيليج أششار من معهد وايزمان بتطوير طريقة لزيادة مقاومة الخلايا الليمفاوية ضد بعض الخلايا السرطانية. وقد أنقذت هذه الطريقة بالفعل مرضى سرطان الدم الذين كانوا في الإنجيل الصوفي.