الذكاء الاصطناعي يخبرنا عن منشأ الفيروسات

ان الدراسة لا ترسم سوى جزءٍ من الصورة، وما خفي كان أعظم، مشيرًا إلى أن الذكاء الاصطناعي يمكن أن يعيد كتابة السجلات التطوُّرية للفيروسات الأخرى، بل وحتى بعض الكائنات الخلوية، بالاستعانة بالجيل الجديد من الأدوات، سنعيد كتابة قصة تلك الفيروسات. أما وقد أصبح في مقدورنا أن نرى أبعد مما كنا نرى...
الذكاء الاصطناعي يسهم في إعادة رسم شجرة عائلة الفيروسات. فالبنى البروتينية التي أنتجتها الأداة «ألفا فولد» AlphaFold، التي تعمل بالذكاء الاصطناعي، والنماذج اللغوية للبروتينات، المستوحاة من طريقة عمل روبوتات الدردشة، أزاحت الستار عن بعض الروابط غير المتوقَّعة في عائلة الفيروسات، ومنها فيروسات تصيب الإنسان بالفعل، وأخرى يُحتمل أن تصيبه مستقبلًا.
مفهوم العلماء عن تطور الفيروسات يستند، في جانب كبير منه، إلى المقارنات الجينومية. ولكن لمَّا كان هذا التطوُّر يتمُّ بسرعة البرق، خاصةً في حالة الفيروسات المدوَّنةِ جينوماتُها على الحمض النووي الريبي (RNA)، ومع ميل الفيروسات إلى اكتساب مادة جينية من كائنات أخرى، فإن التسلسلات الجينية يمكن أن تعجز عن كشف العلاقات العميقة والبعيدة بين الفيروسات، وهو ما يمكن أن يختلف أيضًا تبعًا لاختلاف الجين قيد الفحص.
وعلى النقيض من ذلك، نجد أن البروتينات التي ترمِّزها الجينات الفيروسية لها أشكال وبنى بطيئة التغيُّر، وهو ما يتيح الكشف عن تلك الروابط التطورية الخفيّة. ومع ذلك، فحتى ظهور أدوات على شاكلة «ألفا فولد»، تستطيع التنبُّؤ ببنى عددٍ كبير من البروتينات في ذات الوقت، لم يكن في الإمكان المقارنة بين بنى البروتينات الخاصة بعائلة فيروسية بأكملها، على حد قول جو جروف، الباحث المتخصص في علم الفيروسات الجزيئي بجامعة جلاسجو، في المملكة المتحدة.
في دراسةٍ نُشرة على صفحات دورية Nature في شهر سبتمبر الماضي1، أفصح جروف وفريقه عما يمكن أن تقدمه منهجية قائمة على فحص البنى البروتينية في الوصول إلى فهمٍ أفضل لما يُعرف بالفيروسات المصفرة؛ وهي مجموعة من الفيروسات تشمل فيروس الالتهاب الكبدي الوبائي (سي)، والفيروس المسبب لحمى الضنك، وفيروس «زيكا»، إضافةٍ إلى بعض العوامل الممرضة للحيوانات، وبعض الأنواع التي قد تشكِّل تهديدًا لصحة الإنسان مستقبلًا.
كيف يقتحم الفيروس الخلية؟
فهم الباحثين لتطوُّر الفيروسات المصفرة يعتمد أساسًا على تعيين تسلسل إنزيمات بطيئة التطور، تعمل على نسخ المادة الجينية. ومع ذلك، فإنها لا يعرفون إلا لمامًا عن أصول "بروتينات الإدخال"، التي تستعين بها الفيروسات المصفرَّة لمهاجمة الخلايا، وهي المسؤولة كذلك عن تحديد العوائل التي يمكن لهذه الفيروسات إصابتها. يرى جروف أن هذه الفجوة المعرفية هي ما أخَّرت التوصُّل إلى لقاح للالتهاب الكبدي الوبائي (سي)، الذي يودي بمئات الآلاف من البشر كل عام.
يقول: "على مستوى التسلسل الجيني، تبدو الأمور من التشعُّب بحيث يتعذَّر الجزم بما إن كانت الفيروسات قريبةً من بعضها تطوريًّا، أم لا. ثم جاءت فكرة التنبُّؤ ببنى البروتينات لتحلَّ المسألة برمّتها، بحيث أصبح في مقدورنا رؤية الأمور بجلاء".
استعان الباحثون بنموذج «ألفا فولد 2»، الذي طوَّرته شركة «ديب مايند» DeepMind، وكذا بالأداة المسمَّاة «إي إس إم فولد» ESMFold، وهي أداة متخصصة في التنبُّؤ بالبنى طوَّرتها شركة التقنية العملاقة «ميتا» Meta، لإنتاج ما يربو على 33 ألف بنية بروتينية تخص بروتينات مأخوذة من 458 نوعًا من الفيروسات المصفرة. مما يُذكر عن النموذج «إي إس إم فولد» أنه قائم على نموذج لغوي مدرَّب على عشرات الملايين من التسلسلات البروتينية. وهي، خلافًا لـ«ألفا فولد»، لا تحتاج أكثر من تسلسل واحد، بدلًا من الاعتماد على تسلسلات عدَّة لبروتينات متشابهة، ما يجعلها مناسبة بوجهٍ خاص لفحص الفيروسات الغامضة.
بفضل البنى البروتينية التي تنبَّأت بها الأدوات القائمة على الذكاء الاصطناعي، تمكَّن فريق الباحثين من التعرف على بروتينات إدخال الفيروسات باستخدام تسلسلات تختلف كل الاختلاف عن التسلسلات المعروفة للفيروسات المُصفرة. ووجدوا روابط غير متوقعة: منها أن مجموعة الفيروسات الفرعية التي تشمل فيروس الالتهاب الكبدي الوبائي (سي) تهاجم الخلايا عن طريق نظامٍ شبيهٍ بالنظام المكتشَف في الفيروسات الطاعونية (pestiviruses)، وهي مجموعة من الفيروسات تضم الفيروس المسبِّب لحمى الخنازير التقليدية، التي تصيب الخنازير بحمى نزفية، كما تضمُّ غير هذا الفيروس من الكائنات المُمْرضة للحيوانات.
أظهرت عمليات المقارنة المدعومة بالذكاء الاصطناعي أن نظام الإدخال هذا يختلف عن النظام المعروف في العديد من الفيروسات المُصفرة. يقول جروف: "في حالة فيروس الالتهاب الكبدي الوبائي (سي) وأقربائه، لا نعلم على وجه التحقيقي مَصدر نظام الإدخال هذا. لعلّه من صنيعة تلك الفيروسات في الزمان القديم".
بنية البروتين السكري لفيروس الالتهاب الكبدي الوبائي (سي) كما تنبَّأت بها أداةٌ تعمل بالذكاء الاصطناعي.
بنية البروتين السكري لفيروس الالتهاب الكبدي الوبائي (سي) كما تنبَّأت بها أداةٌ تعمل بالذكاء الاصطناعي.
Credit: Spyros Lytras and Joe Grove
قرصنة جينية
وكذلك كشفت البنى البروتينية التي أمكن التنبُّؤ بها بواسطة الذكاء الاصطناعي أن بروتينات الإدخال الخاصية بفيروسَي «زيكا» و«الضنك»، وهي من البروتينات التي دُرست دراسة مستفيضة، جاءت من نفس المصدر الذي جاءت منه الفيروسات المصفرة ضخمة الجينوم، والتي يصفها جروف بأنها فيروسات "غريبة ورائعة"، ومنها الفيروس «هاسيكي تيك» Haseki tick، الذي يُكن أن يصيب البشر بالحمى. ومن المفاجآت الكبرى أيضًا، ما كشفت عنه الدراسة من أن بعض الفيروسات المصفرة تمتلك إنزيمًا يبدو أنها قد استولت عليه من البكتيريا. وقد علَّقت ميري بترون، الباحثة بجامعة سيدني في أستراليا، بقولها إن هذا الاكتشاف "كان ليكون غير مسبوق"، لولا أن فريقها قد سَبقَ إليه في وقتٍ سابق من عام 2024 باكتشاف حالة سرقةٍ مشابهة في نوعٍ من الفيروسات المصفرة يبلغ من الغرابة والروعة مداهما2. وأضافت: "لعل القرصنة الجينية لعبت دورًا في تشكيل المسار التطوُّري لعائلة الفيروسات المصفرة أكبر مما كان يُعتقد في السابق".
يرى ديفيد مُوي، الباحث المتخصص في البيولوجيا الحاسوبية بجامعة لوزان السويسرية، أن الدراسة لا ترسم سوى جزءٍ من الصورة، وما خفي كان أعظم، مشيرًا إلى أن الذكاء الاصطناعي يمكن أن يعيد كتابة السجلات التطوُّرية للفيروسات الأخرى، بل وحتى بعض الكائنات الخلوية. يقول: "بالاستعانة بالجيل الجديد من الأدوات، سنعيد كتابة قصة تلك الفيروسات. أما وقد أصبح في مقدورنا أن نرى أبعد مما كنا نرى فيما مضى، فما من شيء من هذه الأشياء إلا وسوف يطرأ عليه تحديثٌ ما".

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

ليبانون 24

منذ 5 ساعات

• ليبانون 24

لماذا يصاب بعض الأشخاص بالخرف في منتصف العمر؟

ذكر موقع "Medical News Today" أن "الخرف يُصيب عادةً كبار السن، لذا قد يصعب تشخيصه عند ظهوره في منتصف العمر. والنوع الأكثر شيوعًا في هذه الفئة العمرية هو الخرف الجبهي الصدغي (Frontotemporal dementia)، والذي غالبًا ما يُشخَّص خطأً على أنه اكتئاب أو فصام أو مرض باركنسون. وتنتج اضطرابات الخرف الجبهي الصدغي عن تلف في المنطقتين الجبهية والصدغية من الدماغ، مما يؤدي إلى الخرف. وتختلف الآثار باختلاف النوع، ولكنها قد تشمل تغيرات في السلوك واللغة والصحة العامة". وبحسب الموقع، "الآن، كشف باحثون في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو عن رؤى جديدة حول كيفية تطور الخرف الجبهي الصدغي، وشملت الدراسة، المنشورة في مجلة Nature Aging، تحليل أكثر من 4000 بروتين في عينات السائل الشوكي المأخوذة من 116 فردًا مصابًا بالخرف الجبهي الصدغي الوراثي. وقارن الباحثون هذه العينات بعينات مأخوذة من 39 فردًا من أقاربهم الأصحاء". وتابع الموقع، "بما أن جميع المشاركين المصابين بالخرف الجبهي الصدغي يحملون أشكالًا وراثية من المرض، فقد تمكن الفريق من دراسة الحالات المؤكدة لدى الأفراد الأحياء. وفي المقابل، لم يكن هذا ممكنًا مع الخرف الجبهي الصدغي غير الوراثي، إذ لا يمكن تشخيصه نهائيًا إلا بعد الوفاة. تشير التغيرات في تركيب البروتين إلى أن المصابين بالخرف الجبهي الصدغي يعانون من اضطرابات في تنظيم الحمض النووي الريبوزي (RNA)، وهو أمر ضروري للتعبير الجيني السليم في الدماغ، بالإضافة إلى مشاكل في اتصال الدماغ. ويعتقد الفريق أن هذه البروتينات قد تكون بمثابة أولى العلامات الحيوية المحددة للخرف الجبهي الصدغي والتي تصبح قابلة للكشف عندما يبدأ المرض في الظهور في منتصف العمر". وبحسب الموقع، "من خلال تحديد الخرف الجبهي الصدغي في مرحلة مبكرة، ربما من خلال البروتينات المذكورة في نتائجهم، يُمكن إحالة المرضى إلى الموارد المناسبة، وإشراكهم في التجارب السريرية ذات الصلة، والاستفادة في نهاية المطاف من علاجات أكثر دقة واستهدافًا. وشرح المؤلف الرئيسي ، الدكتور روان سالونر، وهو باحث ممارس وأستاذ مساعد في مركز الذاكرة والشيخوخة في جامعة كاليفورنيا، سان فرانسيسكو، النتائج الرئيسية للموقع قائلاً: "لقد قمنا بتحليل عينات السائل النخاعي من الأفراد الذين يعانون من أشكال وراثية من الخرف الجبهي الصدغي، وهي مجموعة من الخرف التقدمي الذي يؤثر في المقام الأول على الأفراد في منتصف العمر". وأضاف: "تُمكّننا دراسة الأشكال الوراثية من الخرف الجبهي الصدغي من معرفة الأمراض الدماغية الكامنة لدى المرضى الأحياء بثقة عالية، مما يجعلها نموذجًا فعّالًا للكشف عن التغيرات البيولوجية، حتى قبل ظهور الأعراض. من خلال قياس تركيزات آلاف البروتينات في السائل النخاعي، حددنا التغيرات البيولوجية المتعلقة بمعالجة الحمض النووي الريبوزي (RNA)، وصحة المشابك العصبية، والاستجابات المناعية، والتي ارتبطت بزيادة شدة المرض". وتابع الموقع، "أضاف سالونر: "الأمر المهم هو أننا قمنا بتكرار العديد من النتائج التي توصلنا إليها في الأشخاص الذين يعانون من أشكال متفرقة غير موروثة من الخرف الجبهي الصدغي، مما يدل على أن التغيرات البيولوجية التي اكتشفناها قد تكون ذات صلة بنسبة كبيرة من مرضى الخرف الجبهي الصدغي". وقال جيمس جيوردانو، الحاصل على درجة الدكتوراه والماجستير في الفلسفة، والأستاذ الفخري في أقسام علم الأعصاب والكيمياء الحيوية في المركز الطبي في جامعة جورج تاون في واشنطن ، للموقع أن "هذه دراسة مهمة تستخدم تقنيات التحليل البروتيني لتقييم المؤشرات الحيوية المحتملة للخرف الجبهي الصدغي". وختم بالقول: "إن فائدة الدراسات مثل هذه هي أن التعرف المبكر على المؤشرات الحيوية البروتينية يمكن أن يؤدي إلى مسارات جديدة لتطوير الأدوية التي يمكن أن تحول الآليات المسببة للأمراض لإنتاج البروتين الشاذ وتجميعه، مما قد يمنع أو يخفف من تطور مرض فقدان الخرف الجبهي الصدغي، وغيره من الحالات العصبية". وبحسب الموقع، "أوضح سالونر أنه "على عكس مرض الزهايمر، الذي تتوفر له الآن مؤشرات حيوية وعلاجات جديدة، لا يزال الخرف الجبهي الصدغي يفتقر إلى علاجات معتمدة". وأضاف: "في حالات الخرف الجبهي الصدغي المتفرقة غير الوراثية، نفتقر أيضًا إلى طرق موثوقة لتحديد أمراض الدماغ لدى مريض معين خلال حياته"."

القناة الثالثة والعشرون

منذ 3 أيام

• القناة الثالثة والعشرون

مكون شهير في مشروبات الطاقة يغذي خلايا سرطان الدم

أظهرت دراسة أن أحد مكونات مشروبات الطاقة الشائعة مرتبط بتطور سرطان الدم، مما دفع الباحثين إلى التحذير من الإفراط باستهلاك هذه المشروبات. وكشفت الدراسة التي أجراها فريق من معهد ويلموت للسرطان في جامعة روتشستر، ونشرت بمجلة "نيتشر" أن حمض التورين الذي يُستخدم بكثرة في مشروبات الطاقة مثل "ريد بول" و"سيلسيوس"، قد يساهم في تغذية خلايا سرطان الدم وتعزيز نموها. وتبين أن خلايا سرطان الدم تمتص التورين وتستخدمه كمصدر للطاقة من خلال عملية تعرف بـ"تحلل الغلوكوز"، حيث يتم تحليل الغلوكوز في الخلايا لإنتاج الطاقة الضرورية لانقسامها وتكاثرها، وفق ما نقلته صحيفة "اندبندنت" البريطانية. موجود بشكل طبيعي في البروتينات ويُعد التورين، وهو حمض أميني موجود بشكل طبيعي في البروتينات مثل اللحوم والأسماك، مكوناً شائعاً في مشروبات الطاقة الشهيرة. ويُمكن أن يُساعد في توازن السوائل والأملاح والمعادن. وتشير الدراسة إلى أن الخلايا السرطانية في الفئران تغذّى بالتورين: "يمكن لمكملات التورين أن تُسرّع تطور المرض بشكل ملحوظ لدى الفئران ذات المناعة الطبيعية، مما يشير إلى أن التورين يُمكن أن يُعزز تطور سرطان الدم". ومن اللافت أن التورين استُخدم في بعض الأحيان لتخفيف الآثار الجانبية للعلاج الكيميائي لمرضى سرطان الدم. إلا أن الدراسة تُحذر من أن الإفراط في التورين، خاصة عبر المكملات ومشروبات الطاقة، قد يمنح الخلايا السرطانية "وقودا إضافيا"، ما يساهم في تفاقم المرض. ويدعو الباحثون إلى إعادة تقييم استخدام التورين، خصوصا لدى المصابين بسرطان الدم أو أولئك الذين يستهلكون مشروبات الطاقة بانتظام، بالنظر إلى سهولة توفره وانتشاره الواسع. وعلى الرغم من أن النتائج لا تزال أولية وتتطلب المزيد من الأبحاث، يرى فريق الدراسة أن الحد من امتصاص التورين في الخلايا السرطانية قد يفتح الباب أمام خيارات علاجية واعدة. كما يعمل الباحثون حاليا على دراسة احتمال وجود علاقة بين التورين وأنواع أخرى من السرطان، مثل سرطان القولون والمستقيم انضم إلى قناتنا الإخبارية على واتساب تابع آخر الأخبار والمستجدات العاجلة مباشرة عبر قناتنا الإخبارية على واتساب. كن أول من يعرف الأحداث المهمة. انضم الآن شاركنا رأيك في التعليقات تابعونا على وسائل التواصل Twitter Youtube WhatsApp Google News

ليبانون 24

منذ 4 أيام

• ليبانون 24

"كوفيد طويل الأمد" يخلّف أضراراً محتملة في الدماغ!

يواصل العلماء استكشاف الآثار المستدامة لفيروس كورونا ، في ظل تزايد الأدلة على وجود تبعات عصبية ومعرفية تطال المتعافين من العدوى الحادة. وفي هذا السياق، كشفت دراسة حديثة أجراها باحثون من مؤسسة "كورويل هيلث" في ولاية ميشيغان الأميركية عن مؤشرات بيولوجية مقلقة لدى المصابين بـ" كوفيد طويل الأمد"، تسلط الضوء على تلف محتمل في الدماغ. وشملت الدراسة 17 شخصاً تتراوح أعمارهم بين 25 و60 عاماً، من بينهم 10 مرضى يعانون من أعراض طويلة الأمد للفيروس، و7 مشاركين أصحاء. وركز الباحثون على اختبارات إدراكية ولغوية دقيقة، إلى جانب تحليل مؤشرات الالتهاب ومستويات البروتينات الحيوية في الدم. وأظهرت النتائج انخفاضاً بنسبة 33% في مستويات "عامل نمو الأعصاب" (NGF) لدى المرضى، وهو بروتين يُعدّ أساسياً في حماية الخلايا العصبية وتعزيز وظائف الدماغ. ويُعرف أن تراجع هذا العامل يرتبط باضطرابات مثل ألزهايمر والتصلب المتعدد. في المقابل، سجّل الباحثون ارتفاعاً بنسبة 50% في بروتين "إنترلوكين-10"، المعروف بدوره في تنظيم الالتهاب. ورغم دوره الوقائي، فإن الإفراط في مستوياته قد يؤدي إلى التهابات مزمنة في الجهاز العصبي. من جهة أخرى، كشفت الاختبارات المعرفية أن المرضى سجّلوا تراجعاً بنسبة 30% في مهارات اللغة ومعالجة المفردات، إضافة إلى ارتفاع نسبة تدهور جودة الحياة إلى 75%، مقابل 61% أبلغوا عن آلام جسدية مزمنة أو انزعاج دائم. واعتبر الباحثون أن هذه النتائج تشكّل دليلاً علمياً على وجود تغيّرات عصبية ملموسة لدى المصابين بـ"كوفيد طويل الأمد"، تتعدى فرط نشاط الجهاز المناعي، وتدلّ على أضرار مباشرة في الدماغ. وقال الدكتور مايكل لورانس ، معدّ الدراسة الرئيسي: "هذه أول دراسة محكمة تؤكد وجود تغيّرات في الجهاز العصبي لدى المرضى، وتمنح مصداقية طبية لأعراضهم اليومية". ورغم محدودية العينة واعتمادها على شريحة غير متنوعة، يطمح الفريق إلى توسيع البحث ليشمل شرائح سكانية أوسع، ما قد يساعد في تطوير أدوات تشخيصية دقيقة واستراتيجيات علاجية مبكرة. (روسيا اليوم)