الأيض البشري يمكن تسجيلها على الكاميرا، أدوية السرطان وجدت قريبا؟

JAKATA - تم التقاط صور عالية الدقة لعملية التمثيل الغذائي البشري على الكاميرا لأول مرة. وهذا يمكن أن يحدث بفضل تقنية جديدة يمكن أن تتبع استقلاب الجلوكوز في خلية واحدة. تتبع الجلوكوز يمكن أن توفر نظرة ثاقبة وحتى علاجات جديدة لعلاج السرطان – وهو المرض الذي غالبا ما يتداخل مع استقلاب الخلايا.

وتجمع التكنولوجيا الجديدة بين نقل طاقة الرنين الفلوري (Fret) بين جزيئين حساسين للضوء والتعلم الآلي - وهو شكل من أشكال التحليل يستند إلى فكرة أن أنظمة الكمبيوتر يمكن أن "تتعلم" من البيانات، مما يجعل التحليل أكثر دقة.

وقد سمحت هذه التكنولوجيا يون فانغ وفريقه في جامعة شيكاغو لتصور التمثيل الغذائي الجلوكوز – تحلل. قام الفريق بهندسة الخلايا البشرية وراثيا للتعبير عن جزيئات محددة من أجهزة الاستشعار الحيوية Fret التي تتوهج عند تقسيم الجلوكوز ، مما يسمح للعلماء بالتقاط العمليات على الكاميرا باستخدام المجاهر الفلورية.

الجلوكوز هو مصدر حيوي للطاقة لأي نوع من الخلايا تقريبا، ولكن عملية انحلال الجليكوليسيس في السرطان غالبا ما تكون خاطئة. يمكن أن يسهم في حالة الخلية الخبيثة المريضة ، مما يدعم قدرتها على التحرك والنمو والانقسام.

من خلال تركيب تكنولوجيا Fret مع خوارزمية تعلم آلي جديدة ، تمكن فريق فانغ من الحصول على صور تحلل في قرار لم يكن من الممكن تحقيقه من قبل ، مما يشير بالضبط إلى أجزاء الخلية التي تستخدم الجلوكوز في الوقت الحقيقي.

وقال فانغ " الان يمكننا ان نرى ونفهم التفاصيل داخل الخلية مثل المنطقة المحددة للخلية التى حدثت فيها زيادة انحلال الجليكوليسيس " . "هذا ابتكار تكنولوجي كبير. "

وقد فتح نهج جديد للتعلم الآلي لتكنولوجيا Fret الحالية إمكانيات تجريبية جديدة. يمكن الآن ملاحظة استقلاب الجلوكوز بالتزامن مع عمليات الخلايا المرئية الأخرى التي سمحت للفريق بإظهار أن بعض الخلايا البشرية تستهلك المزيد من الجلوكوز عند تحركها وارتعاشها - وهو أمر لم يكن ممكنا في تجربة سابقة واحدة.

التمثيل الغذائي منظم بشكل غير صحيح يمكن أن يسبب بعض الخلايا السرطانية لالانتشار ومهاجمة الأنسجة الجديدة. وستساعد هذه التقنية الجديدة العلماء على فهم أفضل للعلاقة بين عمليات المرض، ويمكن أن تساعد في إيجاد أساليب علاجية جديدة.

كما دفعت التكنولوجيا الجديدة الباحثين إلى العثور على مستقبلات سطح الخلية غير المعروفة سابقا والقادية على تناول الجلوكوز.

وقالت جيما بيساي من معهد كوادرام، التي تدرس آثار استقلاب الجلوكوز على سرطان البروستاتا: "إلى جانب التكنولوجيا الحالية، سيساعد هذا (نهج التعلم الآلي) على زيادة فهمنا لكيفية تأثير الجلوكوز وجزيئات الطاقة الرئيسية الأخرى على إعادة الأسلاك الأيضية في تطور السرطان، ويمكن استخدامه لتطوير أهداف جديدة لعقاقير السرطان". "هذه خطوة هائلة إلى الأمام في مجال التكنولوجيا التي يمكن استخدامها في أبحاث السرطان."

جنبا إلى جنب مع أبحاث السرطان، تم استكشاف تطبيق أوسع لتكنولوجيا التعلم الآلي القائمة على Fret، بما في ذلك مساعدة المرضى الذين تبالغ أجهزتهم المناعية في رد فعلهم على Covid-19.