هل يمكن لتقنية الذكاء الاصطناعي قياس وتتبع خلايا الشيخوخة؟

تتبع خلايا الشيخوخة يعتبر نهج أساسي للحد من آثار الأمراض الناجمة عن الشيخوخة.

 وتساعد دراسة الخلايا المهمة في تفسير كيفية فقدان الأنسجة لقدرتها على التجدد، وكيفية تطور أمراض مثل السرطان.

ويستعرض موقع تفصيلة كيف يمكن للذكاء الاصطناعي أن يساعد في قياس وتتبع خلايا الشيخوخة 

يقول باحثون في دراسة جديدة إن دمج التصوير عالي الدقة مع التعلم الآلي يمكن من تتبع الخلايا المتضررة نتيجة الإصابة أو الشيخوخة أو المرض، والتي لم تعد تنمو وتتكاثر بشكل طبيعي.  

ونظرًا لأهمية الخلايا الهرمة في التئام الجروح وعلاج الأمراض المرتبطة بالشيخوخة، مثل السرطان وأمراض القلب، كشف الباحثون، أن تتبع تطورها قد يتيح لهم فهمًا أعمق لكيفية فقدان الأنسجة تدريجيًا لقدرتها على التجدد مع مرور الوقت، أو كيفية تفاقمها للأمراض.

 كما يمكن أن تساعد هذه الأداة في فهم العلاجات المُستخدمة لعكس مسار الضرر.

اكتشاف رائد

شملت تدريب أنظمة الكمبيوتر مع الذكاء الاصطناعي لتحليل خلايا حيوانية تضررت بتركيزات متزايدة تدريجيا من المواد الكيميائية بمرور الوقت لمحاكاة شيخوخة الإنسان.

وتتوقف الخلايا المعرضة باستمرار لضغوط بيئية أو بيولوجية عن التكاثر وتبدأ في إطلاق عوامل المصفوفة التي تشير إلى استجابة للإصابة.

ونشرت الدراسة في مجلة Nature وكشف تحليل الذكاء الاصطناعي الذي أجراه الفريق عن العديد من السمات القابلة للقياس الكمي لوحدة التحكم المركزية للخلية (النواة)، والتي ارتبطت ارتباطًا وثيقًا بمستوى الشيخوخة في النسيج أو مجموعة الخلايا عند دراسة هذه السمات مجتمعة.

وتضمنت هذه السمات أدلة على تضخم النواة، وزيادة الكثافة النووية، والانحراف من شكل دائري إلى شكل غير منتظم. 

صبغت المادة الوراثية داخل النواة بلون أخف من المعتاد باستخدام الصبغات الكيميائية القياسية. 

أثبتت القياسات الكمية اللاحقة أن الخلايا التي تحمل هذه السمات كانت هرمة، حيث أظهرت أيضا علامات توقف التكاثر، وتلف الحمض النووي، وتراكم الليزوزومات التي تخزن الإنزيمات استعدادًا للاستماتة، والاستجابة للأدوية المضادة للشيخوخة الموجودة.

هل هناك إمكانية لتحسين علاج السرطان؟

قال الباحث الرئيسي في الدراسة، الدكتور مايكل ووشينا: "يُقدم بحثنا دليلاً على إمكانية استخدام بعض القياسات المورفولوجية النووية لتحديد الخلايا الهرمة وتتبعها بدقة، وهو أمر نعتبره بالغ الأهمية للدراسات المستقبلية وفهم تجديد الأنسجة والشيخوخة والأمراض المتقدمة". 

وأكد ووشينا أستاذ مساعد في قسم جراحة العظام  بجامعة نيويورك، أن دراسة فريقه حول الجينوم النووي (NMP) تُثبت دقة تحديد الخلايا الهرمة في أي عمر وأي نوع من الأنسجة، وفي مجموعة من الأمراض.

ويخطط الفريق لإجراء المزيد من الدراسات لاستكشاف استخدام الجينوم النووي (NMP) في الأنسجة البشرية، على أمل دمجه مع أنواع أخرى من أدوات المؤشرات الحيوية لدراسة الشيخوخة والأدوار المحتملة التي قد يلعبها في الشيخوخة، وإصلاح الجروح، والأمراض.

 وأوضح الباحثون أن الهدف النهائي من الجينوم النووي (NMP)، الذي تقدمت جامعة نيويورك بطلب براءة اختراع له، هو تطوير علاجات تمنع الآثار السلبية للشيخوخة على صحة الإنسان. 

 وأضاف ووشينا: "توفر منصة الاختبار الخاصة بنا منصة قوية لدراسة الخلايا المسنة بسهولة أكبر مما كان ممكنًا في السابق، وتقييم العلاجات المحتملة، مثل المواد المضادة للشيخوخة، التي تستهدف الخلايا المسنة في الأنسجة والأمراض المختلفة".