فتح Digest محرر مجانًا
تختار رولا خالاف ، محررة FT ، قصصها المفضلة في هذه النشرة الإخبارية الأسبوعية.
ظهرت البروتينات-دراسة البروتينات التي هي لبنات بناء الحياة-كسلاح جديد يعمل رقميًا في جهود العلماء لفهم الأمراض وعلاجها بشكل أفضل.
يهدف مشروع تم إطلاقه هذا العام من قِبل قاعدة البيانات الوراثية في المملكة المتحدة و 14 شركة أدوية إلى البناء على اختراقات تحققت بالفعل في تشخيص السرطانات وظروف المناعة الذاتية والخرف.
تعد مبادرة البروتينات مثالًا رئيسيًا على كيفية قيام أجهزة الكمبيوتر المتقدمة ونماذج الذكاء الاصطناعي بتسخير مجموعات البيانات البيولوجية الكبيرة لتبدو أعمق في كيفية عمل جسم الإنسان ويمكن أن يعطل. تكمن إمكانات البروتينات في المستوى الإضافي من التطور الذي يوفره: فهو يسمح للعلماء بالتجاوز تحليل الجينات لفحص البروتينات التي يرشدها الجينات.
الهدف المركزي هو استخدام حجم مجموعة بيانات البنك الحيوي في المملكة المتحدة لتدريب نماذج الذكاء الاصطناعي على تحديد الأنواع الفرعية للأمراض بشكل أكثر دقة ، مما يسمح بتصميم العلاجات وتوقيتها لتحقيق أقصى قدر من الفعالية.
“[Researchers] يقول البروفيسور السير روري كولينز ، الباحث الرئيسي والمدير التنفيذي في البنك الحيوي في المملكة المتحدة: “سيكون قادرًا على النظر لمعرفة كيف يؤدي نمط الحياة والبيئة وعلم الوراثة عبر البروتينات إلى بعض الأشخاص الذين يطورون أمراضًا معينة وغيرهم”. “يمكننا بعد ذلك النظر في الطرق لمنع هذه الظروف قبل تطورها. وكذلك البروتينات. . . سوف يساعدنا على تحديد أهداف جديدة ، طرق جديدة لعلاج المرض. “
إذا كانت الجينات هي الخطط اللازمة لبناء جسم الإنسان ، فإن البروتينات هي المواد المستخدمة لبناءها. يمكّن البروتينات العلماء من البحث عن قرب من أي وقت مضى في عملية التجميع. يجب أن يمكّنهم من رؤية تفاصيل مهمة مثل ما إذا كانت بعض الجينات موجودة ، ولكن تم إيقاف تشغيل وظيفة الإرشاد الخاصة بهم.
تعد Biobank في المملكة المتحدة ، التي تم إنشاؤها منذ ما يقرب من 20 عامًا ، قاعدة بيانات البحوث الوراثية الرائدة في العالم بسبب مزيجها من الحجم وطول العمر. كلما زادت هذه المعلومات ، زادت القيمة التحليلية التي تتمتع بها – لأن المزيد من الوقت قد انقضت لمراقبة كيفية ظهور الأمراض والتقدم في الفوج البشري.
ستنشر البنك الحيوي معلوماته الوراثية من نصف مليون شخص ودمج هذا مع عينات ثانوية مأخوذة من 100000 من هؤلاء المتطوعين بعد 15 عامًا. سيمكن ذلك معًا العلماء من مراقبة التأثير على مرض التغيرات في مستويات ما يصل إلى 5400 بروتينات في منتصف إلى وقت متأخر.
يتضمن كونسورتيوم شركات الأدوية التي تمول المشروع بعضًا من أكبر الأسماء في هذا المجال. وهي تضم Alden Scientific و Amgen و Astrazeneca و Bristol Myers Squibb و Calico Life Sciences و Roche و GSK و Isomorphic Labs و Johnson & Johnson و MSD و Novo Nordisk و Pfizer و Regeneron و Takeda. سيكون لديهم إمكانية الوصول إلى النتائج قبل تسعة أشهر من نشرها للباحثين في جميع أنحاء العالم.
إن الباحثين في الصناعة والأكاديميين متحمسون لنتائج مشروع بروتينات بنك بيولوجي تجريبي أصدرت نتائج في عام 2023 ، والتي حللت ما يقرب من 3000 بروتينات في 54000 مشارك.
سمحت الدراسة للباحثين بعمل أكثر من 10000 روابط غير معروفة من قبل بين المتغيرات الوراثية الشائعة والتغيرات في مستويات البروتين. استخدم العلماء النتائج لتحسين التنبؤ بالمرض واستهداف العلاجات لسرطان الثدي وأمراض القلب والأوعية الدموية ومرض الشلل الرعاش وغيرها من حالات الدماغ.
المبادرة الجديدة أكبر بحوالي 10 مرات في الحجم. إنه يوفر القدرة على الحصول على رؤى من خلال مرجع البيانات الوراثية للمرجع الحيوي مع معلومات من مصادر أخرى. يمكن للمرء أن تكون صور الرنين المغناطيسي التي تم التقاطها من العقول والقلوب وأجزاء أخرى من جسم 100000 من المشاركين في البنك الحيوي.
من المتوقع أن يدفع المشروع تطوير نماذج الذكاء الاصطناعي المحسّن للتعامل بشكل أفضل مع الأمراض ، جزئياً من خلال التحقيق في كيفية تغير مستويات البروتين مع المرض ومع مرور الوقت. هذه من شأنها أن تبني على الاستخدامات الحالية للتكنولوجيا التي تساعد على التنبؤ باحتمالية بعض الظروف باستخدام المؤشرات الحيوية أو عمليات مسح التصوير أو عوامل الخطر الوراثية.
تم تعزيز دراسة البروتينات بشكل كبير من خلال التقدم في التكنولوجيا التحليلية على مدى السنوات القليلة الماضية. أحدهما هو نموذج Alphafold AI الذي طورته Google DeepMind للتنبؤ ببنية البروتين. فاز العمل ، الذي قاد في عام 2022 إلى قاعدة البيانات الأكثر اكتمالا ودقة حتى الآن من كل بروتين معروف تقريبًا ، السير ديميس هاسابيس من ديبيد وجون جومبر في نصف جائزة نوبل كيمياء العام الماضي.
أطلقت Alphafold تكرارها الثالث في العام الماضي مع وعد بأنه سيسمح باستكشاف أكثر تفصيلاً لكيفية عمل الشبكات الكيميائية الحيوية التي تنطوي على البروتينات للحفاظ على خلايا أجسامنا.
وصف Hassabis ابتكار Alphafold في مارس الماضي بأنه وسيلة أكثر كفاءة “للبحث عن الإبرة في كومة القش”.
يمتد Alphafold 3 تحليله إلى الرموز الوراثية للحمض النووي و RNA وكذلك الروابط – الجزيئات التي ترتبط بالآخرين ويمكن أن تكون علامات مهمة للمرض.
يعد Alphafold وغيرها من التطورات بتهمة التغلب على الجهود الطويلة على المدى الطويل مثل مشروع البروتينات البشرية التي تم إطلاقها في عام 2001 والعلامات التجارية نفسها باسم “ترجمة مدونة الحياة”. يسعى هذا التعاون الدولي للبحوث إلى العثور على جميع البروتينات في جسم الإنسان وتحديدها. بحلول عام 2023 ، ادعت أنها وجدت 18،397 من 19،778 بروتينات متوقعة مشفرة بواسطة الجينوم البشري ، أو 93 في المائة من المجموع.
إن مقياس مسعى البروتينات لديه أوجه تشابه إلى السعي المنجزة في عام 2003 لتسلسل الجينوم البشري. دفعت الدراسة بمساعدة الكمبيوتر لعلم الوراثة العديد من الاكتشافات الصحية منذ ذلك الحين. الطموح الآن هو تعزيز هذه الثورة من خلال تطبيق المزيد من التقنيات الرقمية على العالم الأساسي من الناحية البيولوجية للبروتينات.
