ابتكار اسلوب لاكتشاف سرطان الكبد بناء على قطرة دم واحدة

حلّ العلماء شفرة بنية أجزاء الجينوم الموجودة في الدم، بعد استخراج قطرة واحدة من الدم.

واستخدموا هذه المعلومات  لتدريب شبكة الأعصاب الاصطناعية لتصبح قادرة على التعرف على السمات المميزة في بنية خيوط الحمض النووي التي دخلت مجرى الدم من خلايا سرطان الكبد.

ابتكار اسلوب لاكتشاف سرطان الكبد بناء على قطرة دم واحدة

وقد طوّر الأطباء وعلماء الرياضيات الأمريكيون خوارزمية لشبكة الأعصاب الاصطناعية تسمح بالكشف الدقيق للغاية عن سرطان الكبد لدى المريض عن طريق أجزاء من جزيئات معينة للحمض النووي توجد في عينات دمه. أعلنت ذلك الجمعة 19 نوفمبر الخدمة الصحفية لجامعة جونز هوبكنز (JHU).

وأعلن الأستاذ المساعد في الجامعة إيمي كيم أن خُمس المرضى المعرضين للخطر فقط يخضع في الوقت الراهن لفحوصات تهدف إلى الكشف علامات سرطان الكبد ويكمن سبب ذلك في قلة توفر الاختبارات وتدني جودتها. وسيسمح أسلوبنا بمضاعفة عدد الحالات المكتشفة لسرطان الكبد وزيادة فاعلية التشخيص المبكر".

ويصاحب تطور السرطان وبعض الأمراض الأخرى تراكم عدد كبير من البروتينات التالفة وسلاسل الحمض النووي وجزيئات الدهون في جسم الإنسان. وغالبا ما تسبب هذه "النفايات الخلوية" مشاكل كبيرة للإنسان، وقد طوّر العلماء العديد من أنظمة التشخيص التي تكشف عن الأورام من خلال وجود أجزاء من الحمض النووي للخلايا السرطانية في مجرى الدم للمرضى.

وطوّر كيم وزملاؤه نظام اختبار جديد يمكنه اكتشاف نسبة كبيرة من حالات سرطان الكبد بناء على وجود شظايا الحمض النووي الموجودة في دم المرضى. وابتكر العلماء هذا الأسلوب من خلال تحليل أكثر من 700 عينة دم من أشخاص أصحاء وآخرين ناقلين لسرطان الخلايا الكبدية، بصفته النوع الأكثر شيوعا لسرطان الكبد.

وحل العلماء تشفير بنية أجزاء الجينوم الموجودة في قطرة واحدة من الدم، واستخدموا هذه البيانات لتدريب شبكة الأعصاب الاصطناعية التي صارت قادرة على التعرف على السمات المميزة في بنية خيوط الحمض النووي التي دخلت مجرى الدم من خلايا سرطان الكبد. واختبر العلماء تشغيل نظام الذكاء الاصطناعي هذا على 200 عينة دم من مرضى يعانون من سرطان الخلايا الكبدية وبعض أمراض الكبد الحادة الأخرى.

وقد أظهرت هذه الاختبارات أن شبكة الأعصاب الاصطناعية التي أنشأها العلماء كشفت عن آثار لوجود السرطان بدقة 98٪ وباحتمال 88٪ بين المرضى غير المهيئين للإصابة بسرطان الخلايا الكبدية، وكذلك بدقة 80٪ واحتمال 85٪ في عدة مجموعات معرضة للخطر. وحسب العلماء، يعد ذلك أعلى بكثير من المؤشرات المماثلة لأنظمة التشخيص الحالية، مما جعل الأسلوب الذي طوّروه واعدا بشكل خاص للاستخدام في الممارسة الطبية.

اكتشف علماء من معهد Dana-Farber للسرطان بعض الخلايا السرطانية الذكرية، تلك التي تحتوي على كروموسومات X وY، وتظهر علامات على إسكات كروموسوم X الخاص بها.

في خلايا الثدييات الطبيعية، يتم كتم كروموسوم X فقط عندما يكون لدى الخلية الأنثوية زوج من Xs للاختيار من بينها.

كما أن إيقاف تشغيل X الإضافي بشكل عشوائي هو طريقة الجسم لموازنة جرعة الكروموسوم لكل من الذكور والإناث. ولكن إذا كان هناك كروموسوم X واحد فقط، كما هو الحال مع معظم الخلايا الذكورية، فلا يحتاج X ولا Y إلى تعطيل.

ومع ذلك، في بعض الخلايا السرطانية، يتم كسر هذه القاعدة العامة.

استخدمت الدراسة عينات الحمض النووي المتاحة للجمهور من مرضى السرطان حول العالم. ومن خلال تحليل الآلاف من الجينومات التي تمثل أكثر من 30 نوعا من أنواع السرطان المختلفة، وجد الباحثون أن الجين المسؤول عن إسكات الكروموسوم X - المعروف باسم نسخة محددة من X-inactive، أو XIST - يتم التعبير عنه بشكل كبير في مجموعة متنوعة من الأنسجة السرطانية أكثر مما كانوا يشتبهون في أي وقت مضى.

ويعد الجين عبارة عن تسلسل غير مشفر مصنوع من الحمض النووي الريبي الموجود في خلايا الثدييات المشيمية ويلعب دورا رئيسيا في إسكات الجينات على الكروموسومات X.

وفي الذكور، يكون إسكات الكروموسوم X نادرا ولكنه غير معروف. ويمكن أن يحدث في الحالات التي يتكرر فيها الكروموسوم، كما هو الحال في متلازمة كلاينفيلتر (حيث يصاحب كروموسومان أو أكثر كروموسوم Y). ويمكن أن يحدث أيضا في تشتت الخلايا في وقت مبكر من التطور، وأحيانا في أورام الخلايا الجرثومية في الخصية.

وتم تمثيل سرطانات الخلايا الجنسية هذه بقوة بين 4% من سرطانات الذكور التي تم تحديدها باستخدام كروموسوم X صامت.

ومع ذلك، من المدهش أن ربع الباقي كان مرتبطا بسرطانات غير تناسلية، مثل تلك التي تصيب الدماغ والجلد والرئة والغدة الدرقية.

ويقول عالم الوراثة السرطانية وعالم الأورام سرينيفاس فيسواناثان، من Dana-Farber Cancer: "فوجئنا جدا بهذه النتيجة لأن XIST عبارة عن نسخة تستخدم عادة لتصنيف السرطانات النسائية، ولذا أردنا التأكد من أن هذا لم يكن مجرد نتيجة خطأ في التفسير. ومع ذلك، فإننا في الواقع نرى أن بعض سرطانات الذكور من أنواع فرعية متنوعة تنشط XIST وتعرض ميزات تعطيل X".

ويبدو أن الباحثين ليسوا متأكدين من سبب ذلك، لكن لديهم بعض الأفكار. وتتكاثر السرطانات بسرعة، وهذا يمكن أن يؤدي إلى أخطاء، مثل النسخ المتعددة من الكروموسوم نفسه. على سبيل المثال، وجد الباحثون أحيانا اثنين من الكروموسومات X في الخلايا السرطانية الذكرية.

وربما عندما يحدث هذا، يتم تنشيط تعطيل X للحفاظ على الاستقرار الجيني، ما يسمح للورم السرطاني بالبقاء والنمو بشكل أفضل.

ويقول فيسواناثان: "هناك احتمال آخر هو أن هناك بعض الجينات المهمة في الكروموسوم X، والتي، عند إسكاتها، تمكن السرطان من النمو. سنبحث في هذا الأمر في الدراسات المستقبلية".

ولا يفكر العلماء في كثير من الأحيان في كيفية تأثير الاختلافات الجينية بين الجنسين على علاج السرطان والشفاء منه، لكن النتائج الجديدة تشير إلى وجود فرق في كيفية غزو الخلايا السرطانية للجسم والتسبب في تدميره.