يحرز العلماء الذين يتصدون لاثنين من أكثر التحديات الصحية الملحّة في العالم تقدماً سريعاً بمساعدة الذكاء الاصطناعي في العثور على أهداف دوائية جديدة، والتنبؤ بمخاطر الأمراض، وتصميم علاجات مخصصة لكل مريض.
يحدث الذكاء الاصطناعي ثورة حقيقية في كيفية دراسة العلماء لمرض السرطان ومرض السكري من النوع الأول واكتشاف طرق مكافحتهما. فمن العثور على أهداف دوائية جديدة والتنبؤ بمن قد يصاب بالمرض، إلى إعادة تصميم العلاجات المخصصة لكل مريض على حدة، يعيد الذكاء الاصطناعي تشكيل أبحاث الطب الحيوي والتشخيص وتخطيط العلاج، ليرتقي بها لتصبح أسرع وأكثر ذكاءً وأشد دقة.
في كل عام، يحصد السرطان ومرض السكري من النوع الأول خسائر متزايدة في الأرواح في جميع أنحاء العالم. وفي عام 2022، جرى تشخيص نحو عشرين مليون حالة إصابة جديدة بالسرطان، وفقد ما يقرب من 9.7 مليون شخص حياتهم بسبب هذا المرض. ويفيد خبراء بأن حالات الإصابة الجديدة بالسرطان قد ترتفع بحلول عام 2050 إلى أكثر من خمسة وثلاثين مليون حالة، نتيجة لشيخوخة السكان والمخاطر المرتبطة بنمط الحياة مثل تدخين التبغ والسمنة وتعاطي الكحول.
وفي الوقت نفسه، يشهد مرض السكري من النوع الأول الذي يهاجم فيه الجهاز المناعي في الجسم عن طريق الخطأ الخلايا المنتجة للإنسولين ارتفاعاً متزايداً أيضاً. وتدير التقديرات لعام 2025 إلى أن نحو 9.5 مليون شخص في جميع أنحاء العالم يعيشون مع هذا النوع من السكري، مقارنة بنحو 8.4 مليون شخص في عام 2021.
تعود أصول كلا المرضين إلى الجهاز المناعي ولكن بطريقتين متضادتين. ففي حالة السرطان، يكون الجهاز المناعي ضعيفاً جداً أو يتعطل عن العمل، مما يتيح للأورام النمو دون رادع. أما في مرض السكري من النوع الأول، فيعمل الجهاز المناعي بنشاط مفرط ويهاجم الخلايا السليمة.
اكتشاف أهداف علاجية جديدة
يعمل الذكاء الاصطناعي الآن على تسريع عمليات البحث من خلال غربلة مجموعات البيانات الضخمة، بدءاً من التسلسلات الجينية وصولاً إلى الملفات المناعية للخلايا الفردية، لرصد الأنماط التي توضح كيفية تفادي الخلايا السرطانية للرقابة المناعية.
على سبيل المثال، تستطيع نماذج التعلم الآلي تحديد مستضدات ورامية جديدة لا يمكن للعين البشرية رؤيتها ولكنها حاسمة للتعرف المناعي، كما يمكنها تسليط الضوء على جزيئات نقاط التفتيش المناعية التي تثبط نشاط الخلايا التائية، وهي الخلايا المناعية التي تكتشف الخلايا المصابة أو السرطانية وتدمرها.
علاوة على ذلك، أظهرت منصات الذكاء الاصطناعي التي تدمج بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي للخلايا الفردية، والتي تحتوي على معلومات حول الرسائل الجينية داخل الخلايا، مع تحليل الخلايا المناعية، نتائج واعدة في التنبؤ بالتفاعلات الأكثر أهمية بين الورم والجهاز المناعي لتصميم العلاج. ومن خلال أتمتة اكتشاف مثل هذه الأهداف، يختصر الذكاء الاصطناعي خط تطوير الأدوية، ويحسن الدقة في اختيار المسارات المناعية التي ينبغي تعديلها، ويفتح الباب أمام علاجات مناعية مخصصة بدرجة عالية.
التنبؤ بالاستجابة للعلاج
لا تستجيب جميع الأورام للعلاج المناعي، وبدون مؤشرات حيوية موثوقة، يواجه العديد من المرضى علاجات غير فعالة وإهداراً للوقت. ويساعد الذكاء الاصطناعي في حل هذه المشكلة عن طريق تحليل مجموعات البيانات المعقدة مثل التصوير الطبي، والتسلسل الجيني، والتوقيعات المناعية لتحديد المؤشرات التنبؤية بالاستجابة.
في الدراسات السريرية، ثبت أن التحليل المعتمد على الذكاء الاصطناعي للصور الطبية يتنبأ بمدى استجابة المرضى للعلاج الذي يرفع الموانع عن الجهاز المناعي ليتيح له مهاجمة الخلايا السرطانية، ويفعل ذلك بدقة أكبر من الصور المقطعية المعتمدة في الطرق التقليدية. ومن خلال الجمع بين أنواع بيانات متعددة، يتيح الذكاء الاصطناعي اختياراً أكثر دقة للمرضى، ويقلل من أسلوب التجربة والخطأ في العلاج المناعي، ويجعل العلاجات في النهاية أكثر أماناً وأقل تكلفة.
تحسين العلاج المناعي
لا يقتصر دور الذكاء الاصطناعي على التنبؤ بمن سيبدي استجابة للعلاج المناعي فحسب، بل يتعداه إلى تحسين كيفية تصميم العلاجات وتقديمها. ويجب إحداث توازن بين تعزيز الجهاز المناعي ضد الأورام وتجنب أمراض المناعة الذاتية كأثر جانبي للنشاط المفرط للجهاز المناعي.
تجمع نماذج الذكاء الاصطناعي بين المعلومات الجينية للمرضى والمعلومات البروتينية المتمثلة في بيانات البروتيوميات، بالإضافة إلى معلومات أخرى من السجلات الطبية للمرضى لمحاكاة التفاعل بين الأورام والجهاز المناعي وتصميم استراتيجيات علاجية فعالة. ويعد الذكاء الاصطناعي ضرورياً في هذا المجال لأنه يقدر على معالجة ملايين نقاط البيانات لكل مريض للكشف عن الأنماط الخفية.
تحليل البيئة الحيوية للورم
ليست الأورام متجانسة، بل هي أنظمة بيئية معقدة من الخلايا السرطانية والخلايا المناعية والخلايا الداعمة التي تتفاعل بشكل ديناميكي. ولفهم هذا التعقيد، يستخدم الباحثون تسلسل الخلايا الفردية وطبقات متعددة من البيانات البيولوجية التي تولد مجموعات بيانات ضخمة.
وتساعد أجهزة الكمبيوتر المدعومة بالذكاء الاصطناعي في بناء خرائط مفصلة لهذه الأنظمة البيئية للورم، مما يكشف عن كيفية التواصل بين الخلايا وكيفية دعم الخلايا المجاورة للنمو السرطاني.
لقاحات مخصصة للسرطان
ربما تكون إحدى أكثر المجالات إثارة والتي يحدث فيها الذكاء الاصطناعي فارقاً ملموساً هي تطوير لقاحات مخصصة للسرطان. وتهدف هذه اللقاحات إلى تدريب الجهاز المناعي للمريض على التعرف على طفرات محددة في الورم تُعرف باسم المستضدات النفعية.
أظهرت التجارب السريرية المبكرة باستخدام اللقاحات المخصصة الموجهة بالذكاء الاصطناعي نتائج مشجعة؛ فعلى سبيل المثال، أظهرت الدراسات الحديثة على مرضى سرطان الكبد وسرطان الكلى تنشيطاً مناعياً قوياً وحتى هجوعاً طويلاً للمرض بعد التلقيح. ومع تسريع الذكاء الاصطناعي لخطوات التصميم، يقترب حلم اللقاحات المخصصة للسرطان والمصممة وفقاً للخصائص الجينية لورم كل مريض من أن يصبح واقعاً سريرياً يومياً.
الكشف المبكر والوقاية في السكري من النوع الأول
في حالة مرض السكري، يساعد الذكاء الاصطناعي في اكتشاف مرض السكري من النوع الأول قبل ظهور الأعراض بفترة طويلة من خلال تحليل البيانات الجينية. واستخدمت الأبحاث التي تعتمد على بيانات مجموعة دراسة تقييم العوامل البيئية لسكري الأطفال التعلم الآلي لتحليل المخاطر الجينية والمؤشرات المناعية وعينات الدم منذ مرحلة الطفولة المبكرة التنبؤ بمن قد يصاب بالمرض.
يتيح هذا التنبؤ المبكر للأطباء التدخل في وقت سابق، وربما إبطاء تقدم المرض أو توفير علاجات وقائية لحماية الخلايا المنتجة للإنسولين قبل أن تتلف بالكامل.
الإدارة الآلية لمرض السكري
تصبح إدارة مرض السكري من النوع الأول أسهل بفضل أنظمة البنكرياس الاصطناعي، وهي أجهزة هجينة ذات حلقة مغلقة تضبط الإنسولين تلقائياً باستخدام بيانات أجهزة مراقبة الجلوكوز المستمرة في الوقت الفعلي.
تتعلم الأنظمة الموجهة بالذكاء الاصطناعي الاحتياجات الخاصة بالإنسولين وأنماط الجلوكوز لكل مريض، مما يوفر تحكماً أفضل بجهد أقل. وبذلك يقلل الذكاء الاصطناعي من عبء الإدارة اليومية المستمرة للسكري ويحسن جودة حياة المرضى.
آفاق مستقبلية واعدة
يقدم الذكاء الاصطناعي رؤى جديدة تجمع بين دراسة السرطان ومرض السكري من النوع الأول عبر فهم كيفية قيادة الجهاز المناعي لكلا المرضين بالاتجاهين المتباينين. ومن خلال تسريع الاكتشافات التي كانت تستغرق سنوات، يساعد الذكاء الاصطناعي الأطباء على تصميم علاجات تناسب البيولوجيا الفريدة لكل شخص، ويكشف عن روابط بين أمراض مختلفة تتيح تطوير حلول صحية مبتكرة وأكثر دقة.
