نموذج ذكي يفك شيفرة إشارات الخلايا خلال تطور الجنين

أعلن باحثون بقيادة بولين لي من معهد MIT وطالب الدراسات العليا نيكولاس هاتشنز عن نموذج تعلّم آلي باسم IRIS يقرأ أنماط نشاط الجينات ليحدد إشارات التواصل التي تلقتها الخلايا أثناء التطور. الدراسة، المنشورة في Nature Methods في 8 سبتمبر، تشير إلى أن كل مسار إشارى يترك بصمة جينية مميزة يمكن رصدها عبر أنواع خلوية متعددة.

يعتمد IRIS على شبكة عصبية تدربت على بيانات تجريبية من آلاف الخلايا الجذعية الجنينية البشرية، شملت عشرات التركيبات من ستة مسارات إشارات رئيسية عبر مراحل نمو مختلفة. ثم اختبر الفريق النموذج على خلايا منفردة من أجنة الفأر خلال مرحلة التخلق الجنيني المبكر، وتمكن من التنبؤ بدقة متى وأين تنشط إشارات معينة في خلايا ستصبح قلبًا أو أمعاءً أو عضلات أو حبلًا شوكيًا.

وأظهر الباحثون أيضًا أن النموذج تنبأ بإشارة محددة تدعم تكوين نوع خلايا مهم لنمو الرئة، ثم أكدت التجارب في أجنة الفأر هذه النتيجة. ويقول الفريق إن هذه القدرة قد تساعد على توجيه الخلايا الجذعية في المختبر لإنتاج نسيج عضوي مصغّر أكثر دقة، وهو ما يفيد في دراسة أمراض مثل الربو وسرطان الرئة والتليّف الرئوي واختبار العلاجات المحتملة.

تكمن أهمية العمل في أنه يقلل الحاجة إلى اختبار كل مسار إشارة في كل نوع خلية على حدة، ويمنح الباحثين خريطة عملية لفهم تواصل الخلايا وتوجيهها نحو مصائر خلوية محددة في الأبحاث الطبية والتجديدية.