ابتكر فريق من معهد ماكس بلانك لعلم الضوء في إرلانغن طريقة جديدة، وسريعة، ودقيقة للاختصاصيين الإكلينيكيين؛ من أجل تحليل الخلايا في عينات من الأنسجة الخاصة بمرضى السرطان دون الحاجة لاختصاصي أمراض متمرس، حيث استخدموا الذكاء الاصطناعي لتقييم البيانات التي تظهرها طريقتهم تلك.

تتطلب جراحة السرطان توفر معلومات سريعة ودقيقة عن النسيج الذي تُجرى عليه الجراحة، لإرشاد الجراح إلى الخطوات القادمة. ففي حالة إجراء جراحة لمريض سرطان مصاب بورم صلب، سيرسل الجراح خزعة إلى اختصاصي الأمراض من أجل القيام بتقييم سريع، ثم يقيّم ما إذا كان النسيج سليمًا أم لا، أو المدى الذي انتشر به السرطان إلى الأعضاء بالطريقة التقليدية للتشخيص أثناء الجراحة مما يجعلها مستهلكة للوقت والموارد والعمالة.

ولكن ماذا لو توفرت طريقة بإمكانها القيام بهذا التحليل الخاص بالأورام الصلبة في 30 دقيقة فقط، وبدقة ودون الحاجة لاختصاصي أمراض متمرّس؟ هذه هي النتيجة الدقيقة للمجهود الخاص بالعلماء من معهد ماكس بلانك لعلوم الضوء، ومركز ماكس بلانك للفيزياء والطب بالتعاون مع جامعة فريدريش ألكساندر في إرلانغن، ومعهد فراونهوفر لأتمتة العمليات.

أوضحت دراسة نُشرت في مجلة نيتشر للهندسة الطبية الحيوية، استخدام الفريق لآلة صقل للأنسجة طورها معهد فراونهوفر لأتمتة العمليات، لتقطيع عينات من الخزعات بحجم الخلية المفردة بسرعة.

حُللت هذه الخلايا المفردة بعد ذلك باستخدام تقنية تعداد الخلايا في الوقت الحقيقي باستخدام قابلية التشوه، وهي وسيلة لا تحتاج إلى ملصقات تسمية، وطورت في معمل جوك. باستخدام هذه الطريقة، يمكنهم تحليل الخصائص الفيزيائية بمعدل يصل إلى 1000 خلية في الثانية، وهذا المعدل أسرع بمعدل 36 ألف مرة من معظم الطرق القديمة التقليدية المستخدمة في تحليل قابلية التشوه لدى الخلايا.

نهج فيزيائي في تحليل الخلية

في تقنية تعداد الخلايا الفورية باستخدام القابلية للتشوه، تُدفع الخلايا المفردة بسرعة عالية خلال قناة ميكروسكوبية، حيث تتشوه بفعل الضغط والكبس، كما تؤخذ صورة لكل خلية للتعرف على خصائصها الفيزيائية، مثل الحجم والشكل، أو القابلية للتشوه.

أوضح كوبانكوفا فائدة التركيز على الخصائص الفيزيائية للخلايا: “عندما تذهب إلى طبيبك، لا ينظر طبيبك إليك فحسب من أجل التشخيص، وإنما يقوم بفحص جسدك وتفقد أجزاء من جسدك. وقد يتطلب الأمر عينة (خزعة) من خلايا جزء معين من جسدك وتحليلها باستخدام الطرق التقليدية لتشخيص المرض. ولكن الفحص الفيزيائي للخلايا المفردة يُغني عن كل هذه الإجراءات، ويعطينا معلومات أكثر تفيدنا في تشخيص المرض”.

ببساطة، إن القيام بالفحص الفيزيائي للخلايا ليس كافيًا للتشخيص، ويجب على الأطباء أن يكونوا قادرين على تقييم هذه النتائج دون مساعدة اختصاصي أمراض أو فيزيائي. ومن أجل تحقيق ذلك، دمج فريق معهد ماكس بلانك لعلوم الضوء بين آلة صقل الأنسجة وبين تقنية تعداد الخلايا الفورية باستخدام القابلية للتشوه مع وسيلة ثالثة، ألا وهي: الذكاء الاصطناعي.

يقيّم نموذج الذكاء الاصطناعي مجموعة البيانات المعقدة الكبيرة التي نتجت عن تقنية تعداد الخلايا الفورية باستخدام القابلية للتشوه، ويقيّم سريعًا ما إذا كانت عينة الخلايا تحتوى على نسيج من الورم أم لا. أكّد استخدام الذكاء الاصطناعي أيضًا أهمية قابلية الخلايا للتشوه كعلامة بيولوجية؛ حيث كانت النتائج أسوأ بشكلٍ ملحوظ عندما لم يُدّرب الذكاء الاصطناعي على هذا المتغير. إجمالاً، تأخذ الإجراءات بأكملها والتي تحتوي على معالجة العينة وتحليل البيانات الأوتوماتيكية أقل من 30 دقيقة، مما يجعلها سريعة كفاية لإتمام الجراحة.

وبناءً عليه، لا يحتاج الأمر لوجود اختصاصي الأمراض دائمًا لتقييم العينة وهذه ميزة كبيرة؛ لأن الاستشارات أثناء العملية ليست دائمًا ممكنة، وفي بعض المواقف لا يمكن تحليل العينة إلا بعد إتمام الجراحة. وغالبًا يعني الاعتماد على النتيجة أن المريض سيضطر إلى الرجوع للمستشفى لإجراء جراحة أخرى في الأيام القادمة.

استُخدمت هذه الطريقة في تحديد التهاب النسيج في نموذج التهاب الأمعاء، بالإضافة إلى استخدامها في كشف وجود الأورام. ربما تساعد هذه الطريقة الاختصاصين الإكلينيكيين لتحديد شدة المرض والتفرقة بين أنواع مختلفة من مرض التهاب الأمعاء.

يهدف الفريق إلى نقل طريقتهم إلى المنشآت الإكلينيكية لتساعد أو لتحل محل التحليل الباثولوجي الكلاسيكي يومًا ما. ويقول سوتيريو معربًا عن سعادته بنتائج دراستهم: “كان هذا دليل على صحة المفهوم المستخدم بالدراسة. فبإمكان الطريقة التي طورناها تحديد وجود نسيج الورم بدقة في عيناتنا بسرعة، وستكون الخطوة القادمة هي استمرار العمل مع الإكلينيكيين لتحديد كيف يمكن لهذه الطريقة أن تتحول إلى العيادة”.

وأضاف البروفيسور جوك مدير مركز ماكس بلانك، والمتحدث الحالي باسم مركز ماكس بلانك للفيزياء والطب: “هذا هو أول نجاح كبير لمركز ماكس بلانك الجديد (MPZPM)، ويعد مثالاً جوهريًا على كيفية مساهمة الطرق الفيزيائية في تطوير المشاكل القديمة في الطب الإكلينيكي مثل تشخيص السرطان الدقيق. بإكمال إنشاء مبنى مركز بلانك الصيف القادم، ستصبح التفاعلات الأساسية بين الفيزيائيين والإكلينيكيين أكثر استخدامًا وقوة، ونتوقع نتائج أكثر إبهارًا”.

المصدر: https://medicalxpress.com

ترجمة مروة سالمان

فيسبوك: marwa.salman

مراجعة وتدقيق: زينب محمد