اختبار دم جديد يعمل بالذكاء الاصطناعي يكتشف مرض الكبد الصامت قبل ظهور الأعراض

اختبار دم مدعوم بالذكاء الاصطناعي يقوم بالتحليل الحمض النووي يمكن للشظايا اكتشاف مرض الكبد الصامت قبل وقت طويل من ظهور الأعراض.

قام العلماء في مركز جونز هوبكنز كيميل للسرطان بتطوير الذكاء الاصطناعي خزعة سائلة مدعومة بالذكاء الاصطناعي يمكنها تحديد تليف الكبد وتليف الكبد قبل ظهور الأعراض بفترة طويلة. يدرس الاختبار أنماط الجينوم على نطاق واسع من أجزاء الحمض النووي الخالي من الخلايا (cfDNA) المنتشرة في مجرى الدم، بما في ذلك مناطق الحمض النووي المتكررة عبر الجينوم، للكشف عن علامات المرض والمشاكل الصحية المزمنة الأوسع.

ونشرت النتائج في العلوم الطب الانتقالي وتم دعمها جزئيًا من قبل المعاهد الوطنية للصحة. ووفقا للباحثين، فإن هذا هو أول تطبيق واسع النطاق لتقنية التجزئة، التي تم استكشافها أصلا في أبحاث السرطان، للكشف عن الأمراض المزمنة التي لا علاقة لها بالسرطان.

كيف تكشف أنماط أجزاء الحمض النووي عن المرض

تُستخدم بالفعل الخزعات السائلة المعتمدة على cfDNA في الكشف عن السرطان، لكن الباحثين بدأوا مؤخرًا فقط في استكشاف ما إذا كانت التقنية نفسها قادرة على تحديد أمراض أخرى. وفي الدراسة الجديدة، قام العلماء بتحليل بيانات تسلسل الجينوم الكامل من 1576 شخصًا يعانون من أمراض الكبد وغيرها من الحالات الصحية. لقد فحصوا كيفية تنوع أجزاء الحمض النووي في الحجم وكيفية توزيعها في جميع أنحاء الجينوم.

وتضمنت الدراسة أيضًا مناطق الحمض النووي المتكررة التي لم يتم وصفها بشكل جيد من قبل. في كل عينة، قام الباحثون بتقييم حوالي 40 مليون جزء من الحمض النووي عبر آلاف المواقع الجينومية، مما أدى إلى إنشاء واحدة من أكبر مجموعات البيانات المستخدمة على الإطلاق في نهج الخزعة السائلة.

تم فرز أدوات التعلم الآلي من خلال مجموعات البيانات الضخمة هذه لتحديد أنماط التجزئة المرتبطة بالمرض. وباستخدام هذه الإشارات، طور الفريق نظام تصنيف يعمل بالذكاء الاصطناعي قادر على اكتشاف أمراض الكبد المبكرة والتليف المتقدم وتليف الكبد بحساسية عالية.

يقول فيكتور فيلكوليسكو، دكتوراه في الطب، حاصل على دكتوراه، والمدير المشارك لبرنامج علم الوراثة وعلم الوراثة اللاجينية للسرطان في مركز جونز هوبكنز كيميل للسرطان والمؤلف الرئيسي المشارك للدراسة: “يعتمد هذا بشكل مباشر على عملنا المجزأ السابق في السرطان، ولكن الآن نستخدم الذكاء الاصطناعي وملامح التجزئة على مستوى الجينوم للحمض النووي الخالي من الخلايا للتركيز على الأمراض المزمنة”. “بالنسبة للعديد من هذه الأمراض، يمكن للاكتشاف المبكر أن يحدث فرقًا عميقًا، ويعد تليف الكبد وتليف الكبد من الأمثلة المهمة. يمكن عكس تليف الكبد في مراحله المبكرة، ولكن إذا ترك دون اكتشافه، فيمكن أن يتطور إلى تليف الكبد ويزيد في النهاية من خطر الإصابة بسرطان الكبد”.

لماذا يختلف نهج Fragmentome؟

تبحث معظم طرق الخزعة السائلة عن الطفرات المرتبطة بالسرطان. بدلاً من ذلك، تدرس هذه التقنية الجزء المجزأ، والذي يعكس كيفية تفكك أجزاء الحمض النووي وتعبئتها وانتشارها في جميع أنحاء الجينوم. ويقول الباحثون إن هذا التحليل الأوسع قد يجعل هذه الطريقة مفيدة لتحديد الأمراض التي تتجاوز السرطان، بما في ذلك الحالات التي قد تزيد لاحقًا من خطر الإصابة بالسرطان. شارك في قيادة الدراسة أيضًا روبرت شاربف، دكتوراه، أستاذ علم الأورام، وجيل فالين، دكتوراه، أستاذ مساعد في علم الأورام.

يقول المؤلف الأول أكشايا أنابراجادا، الحاصل على دكتوراه في الطب: “إن حقيقة أننا لا نبحث عن طفرات فردية هو ما يجعل هذه الدراسة قوية للغاية”. طالب يعمل في مختبر فيلكوليسكو. “نحن نقوم بتحليل الجزء بأكمله، والذي يحتوي على كمية هائلة من المعلومات حول الحالة الفسيولوجية للشخص. حجم هذه البيانات، إلى جانب التعلم الآلييتيح تطوير مصنفات محددة للعديد من الحالات الصحية المختلفة.

الاكتشاف المبكر يمكن أن يساعد الملايين

يقول فيلكوليسكو إن ما يقدر بنحو 100 مليون شخص في الولايات المتحدة يعانون من أمراض الكبد التي تعرضهم لخطر متزايد للإصابة بتليف الكبد وسرطان الكبد. غالبًا ما تفشل اختبارات الدم الحالية الخاصة بالتليف في اكتشاف المرض مبكرًا، كما أن طرق الاختبار الحالية تحدد تليف الكبد في حوالي نصف الحالات فقط. يمكن لتقنيات التصوير مثل الموجات فوق الصوتية المتخصصة وفحوصات الرنين المغناطيسي أن تساعد، ولكن هذه الأدوات ليست متاحة دائمًا على نطاق واسع.

يقول فيلكوليسكو: “العديد من الأفراد المعرضين للخطر لا يعرفون أنهم مصابون بأمراض الكبد”. “إذا تمكنا من التدخل مبكرًا – قبل أن يتطور التليف إلى تليف الكبد أو السرطان – فقد يكون التأثير كبيرًا”.

ويقول إن الاكتشاف المبكر يمكن أن يساعد الأطباء أيضًا في تحديد وعلاج الحالات الأساسية قبل تطور السرطان.

نمت الدراسة من أبحاث السرطان السابقة

بدأ المشروع بعد دراسة اكتشاف السرطان لعام 2023 التي فحصت شظايا سرطان الكبد. أثناء مراجعة بيانات المرضى، لاحظ الباحثون أن بعض الأفراد المصابين بالتليف أو تليف الكبد لديهم في الغالب ملامح تجزئة طبيعية ولكنهم لا يزالون يظهرون إشارات دقيقة للحمض النووي مرتبطة بالمرض. قاد هذا الاكتشاف الفريق إلى التحقق مما إذا كان تليف الكبد وتليف الكبد قد أنتجا أنماطًا مجزأة مميزة.

وفي جزء آخر من البحث الذي شمل 570 شخصًا يشتبه في إصابتهم بأمراض خطيرة، طور العلماء مؤشر الاعتلال المشترك المجزأ. قام المؤشر بفصل الأفراد ذوي درجات مؤشر تشارلسون للاعتلال المشترك المرتفعة والمنخفضة، وهي أداة قياسية تستخدم لتقدير مدى تأثير الظروف الصحية الإضافية على خطر الوفاة. ووجد الباحثون أن المؤشر المعتمد على الشظايا تنبأ بشكل مستقل بالبقاء الإجمالي، وفي بعض الحالات، تفوق على مؤشرات الالتهابات التقليدية. وارتبطت بعض أنماط التجزئة أيضًا بنتائج سريرية أقل.

يقول أنابراجادا: “يمكن أن يكون الجزء المجزأ بمثابة أساس لبناء مصنفات مختلفة لأمراض مختلفة، والأهم من ذلك أن هذه المصنفات خاصة بمرض محدد ولا تتفاعل بشكل متقاطع”. “يختلف مصنف تليف الكبد عن مصنف السرطان. وهذا اختبار فريد خاص بالمرض تم إنشاؤه من نفس المنصة الأساسية.”

احتمالية ما بعد أمراض الكبد

وحدد الباحثون أيضًا الإشارات المجزأة المرتبطة بأمراض القلب والأوعية الدموية والالتهابات والتنكس العصبي لدى الأشخاص الذين يعتبرون معرضين لخطر كبير لهذه الأمراض. ومع ذلك، لم تشمل الدراسة عددًا كافيًا من المرضى لبناء مصنفات منفصلة لكل مرض. ويقول الفريق إن هذه النتائج تشير إلى أن التكنولوجيا يمكن أن يكون لها في النهاية تطبيقات أوسع بكثير، والتي سيتم استكشافها في الأبحاث المستقبلية.

لا يزال اختبار تليف الكبد الموصوف في الدراسة نموذجًا أوليًا وغير متاح بعد كاختبار سريري. يقول الباحثون إن المرحلة التالية من العمل ستركز على التحقق من صحة مصنف أمراض الكبد وتحسينه ودراسة التوقيعات المجزأة المرتبطة بالحالات المزمنة الأخرى.

المرجع: “أجزاء الحمض النووي الخالية من الخلايا للكشف غير الجراحي عن تليف الكبد والأمراض الأخرى” بقلم أكشايا ف. أنابراجادا، زكريا ه. فودا، هوب أورخويلا، كارتر نورتون، شاشيكانت كول، نوشين نيكنفس، سارة شورت، كيرتي بوياباتي، أدريانا بارتولوتشيوس، مايكل ماثيريوس، نوميت، كريس نوميوس تشيري، جاكوب كاري، أليساندرو ليل، بريان تشيسنيك، نيكولاس سي. دراكوبولي، جيمي إي. ميدينا، نيكولاس أ. فولبيسكو، دانييل سي. بروم، سارة باكوس، فيلموس أدليف، إيمي ك. كيم، ستيفن بي. بايلين، جريجوري دي كيرك، أندريه سوروب، راز، ليفان غيب، إيكوب، إيكوب، إيكوب وسيمون ديما، مانويل راميريز زيا، كاثرين أ. ماكجلين، كلاوس إل. فيلتوفت، جوليا س. جوهانسن، جون جروبمان، جيليان فالين، روبرت ب. شاربف وفيكتور إي. فيلكوليسكو، 4 مارس 2026، العلوم الطب الانتقالي.
دوى: 10.1126/scitranslmed.adw2603

بالإضافة إلى فيلكوليسكو، أنابراجادا، شاربف وفالين، شملت الدراسة زكريا فودا، هوب أورجويلا، كارتر نورتون، شاشيكانت كول، نوشين نيكنفس، سارة شورت، كيرتي بوياباتي، أدريانا بارتولوموتشي، ديميتريوس ماتيوس، مايكل نوي، كريس شيري، جاكوب كاري، أليساندرو ليل، بريان تشيسنيك، نيك. دراكوبولي، جيمي مدينا، نيكولاس فولبيسكو، دانييل بروم، سارة باكوس، فيلموس أدليف، إيمي كيم، ستيفن بايلين، جريجوري كيرك، أندريه سوروب، رازفان إياكوب، سبيرانتا إيكوب، ليانا جورجي، سيمونا ديما، كاثرين ماكجلين، مانويل راميريز زي، كلاوس فيلتوفت، جوليا جوهانسن وجون جروبمان.

جاء الدعم التمويلي جزئيًا من مؤسسة الدكتورة ميريام وشيلدون جي أديلسون للأبحاث الطبية، ومنحة فريق الأحلام لاعتراض سرطان الرئة SU2C في الوقت المناسب، ومنحة فريق الأحلام لأبحاث السرطان الدولية التابعة لجمعية السرطان الهولندية للوقوف في وجه السرطان، ومؤسسة جراي، ومؤسسة تينا بروزمان، ومؤسسة الكومنولث، ومؤسسة مارك لأبحاث السرطان، ومؤسسة داناهر، وفرع ARCS مترو واشنطن، وأسرة دان ي. تشانغ AACR باحث في التدريب الجائزة، تمنح مؤسسة كول والمعاهد الوطنية للصحة CA121113، CA006973، CA233259، CA062924، CA271896، T32GM136577، T32GM148383 وDA036297.

وكشف الباحثون عن العديد من المصالح المتنافسة المتعلقة بالشركات وبراءات الاختراع المرتبطة بتحليل الحمض النووي الخالي من الخلايا وتقنيات الكشف عن الأمراض.

أنابراغادا، شاربف، فالين وفودا هم من مؤسسي Artemyx. أنابرادا، فودا، بروم، مدينا، أدليف، ماثيوس، فالين وشاربف هم مخترعون في طلبات براءات الاختراع المقدمة من جامعة جونز هوبكنز والمتعلقة بتحليلات الحمض النووي الخالي من الخلايا. أنابرادا، فودا، بروم، أدليف، فالين، وشاربف هم مخترعون في طلبات براءات الاختراع المقدمة من جامعة جونز هوبكنز والمتعلقة بالحمض النووي cfDNA واكتشاف الأمراض التي تم ترخيصها لشركة Delfi Diagnostics وArtemyx. Cherry هو مؤسس ومالك شركة CMCC Consulting. فالين وأدليف وشاربف هم مؤسسو شركة دلفي دياجنوستيكش، وأدليف وشاربف مستشاران لهذه المنظمة. فيلكوليسكو هو مؤسس شركة Delfi Diagnostics وArtemyx، وهو عضو في مجلس إدارة كلتا المنظمتين، كمسؤول في Artemyx، ويمتلك أسهم Delfi Diagnostics وArtemyx، التي تخضع لقيود معينة بموجب سياسة الجامعة. بالإضافة إلى ذلك، تمتلك جامعة جونز هوبكنز أسهمًا في شركة Delfi Diagnostics. قام فيلكوليسكو بتجريد أسهمه في Personal Genome Diagnostics إلى LabCorp في فبراير 2022. Velculescu هو مخترع في طلبات براءات الاختراع المقدمة من جامعة جونز هوبكنز فيما يتعلق بتحليلات الحمض النووي الجيني والخالي من الخلايا والتي تم ترخيصها لواحد أو أكثر من الكيانات، بما في ذلك Delfi Diagnostics وArtemyx وLabCorp وQiagen وSysmex وAgios وGenzyme وEsoterix وVentana و مانا بيو. وبموجب شروط اتفاقيات الترخيص هذه، يحق للجامعة والمخترعين الحصول على الرسوم وتوزيعات الإتاوات. فيلكوليسكو هو مستشار لشركة Viron Therapeutics وEpitope. تمت مراجعة هذه الترتيبات والموافقة عليها من قبل جامعة جونز هوبكنز وفقًا لسياساتها المتعلقة بتضارب المصالح.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.