خريطة لبروتينات العين تكشف العلاقة بين الشيخوخة والمرض

واستخدم الباحثون طريقة مبتكرة لتحليل قطرات صغيرة من سائل العين يتم جمعها بشكل روتيني في أثناء العمليات الجراحية، ويوفر البحث الذي نشرته دورية "سيل" (Cell) لمحةً غير مسبوقة عن التركيب الجزيئي للعين.

الساعة البروتينية

طور الباحثون نموذجًا للذكاء الاصطناعي المعروف باسم "الساعة البروتينية" (proteomic clock)، والذي يمكنه التنبؤ بالعمر البيولوجي للشخص بناءً على ملف البروتين الفريد الخاص به، ويفتح هذا النهج حدودًا جديدةً لفهم عملية الشيخوخة على المستوى الجزيئي، ويقدم نظرةً ثاقبةً حول كيفية تأثير الأمراض على العين.

وعبر استخدام "الساعة البروتينية" استطاع نموذج الذكاء الاصطناعي التنبؤ بدقة بعمر العيون الصحية، وكشف أمراضًا تسبب تسارُع الشيخوخة داخل أنواع معينة من الخلايا، مثل اعتلال الشبكية السكري والتهاب القزحية.

تشخيص مبكر

يقول "فينيت ماهاجان" -أستاذ طب وجراحة العيون في جامعة ستانفورد، والمؤلف الرئيسي- في تصريحات لـ"نيتشر ميدل إيست": "لأول مرة، تخبرنا طريقة تحليل بيانات الخاصة بنا عن الخلايا الموجودة داخل العين التي تصنع البروتينات، كما يمكننا قياس عدة آلاف من البروتينات الإضافية في عيون البشر الأحياء".

تلك المعلومات يمكن استخدامها لمراقبة الصحة الجزيئية لخلايا الشبكية الفردية الضرورية للبصر، وقياس البروتينات الرئيسية المسؤولة عن مرض باركنسون، وفق الباحث.

وتُعَدُّ العين عضوًا يصعب أخذ عينات منه لدى المرضى الأحياء؛ لأنها غير متجددة، كما أن أخذ خزعة من الأنسجة قد يسبب ضررًا لا يمكن إصلاحه، لذا فالطريقة البديلة هي استخدام الخزعات السائلة، وهي عينات من السوائل مأخوذة من الخلايا أو الأنسجة القريبة من العين.

وعلى الرغم من أن الخزعات السائلة يمكن أن توفر لمحةً سريعةً عن البروتينات الموجودة في العين، فإن قدرتها محدودة فيما يتعلق بقياس أعداد كبيرة من البروتينات داخل الكميات الصغيرة من السوائل، كما أنها غير قادرة على تقديم معلومات حول أيٍّ منها تنتج الخلايا البروتينات المهمة لتشخيص الأمراض وعلاجها.

توصيف البروتينات

لرسم خريطة لإنتاج البروتين بواسطة أنواع مختلفة من الخلايا داخل العين، استخدم الباحثون طريقةً عالية الدقة لتوصيف البروتينات في 120 خزعةً سائلة مأخوذة من مرضى خضعوا لجراحة العيون، وباستخدام تلك الطريقة تمكن الباحثون من توصيف 5953 بروتينًا، أي عشرة أضعاف عدد البروتينات التي تم وصفها سابقًا في دراسات مماثلة.

ومع ذلك، فإن الجانب الأكثر إثارةً للاهتمام في هذه الدراسة هو إنشاء نموذج فريد للتعلم الآلي للذكاء الاصطناعي، مصمم للتنبؤ بالعمر الجزيئي للعين بناءً على مجموعة فرعية مكونة من 26 بروتينًا فقط .

ومن اللافت للنظر أن هذا النموذج تنبأ بدقة بعمر العيون الصحية، وأثبت أن أمراض العيون المختلفة كانت مرتبطةً بشيخوخة جزيئية كبيرة.

فعلى سبيل المثال، اكتشف الفريق أن عملية الشيخوخة الجزيئية تتسارع لدى الأفراد الذين يعانون من اعتلال الشبكية السكري، وتزيد بما يصل إلى 30 عامًا بالنسبة لأولئك الذين يعانون من اعتلال الشبكية السكري الشديد.

والأمر الأكثر إثارةً للدهشة هو أن علامات الشيخوخة هذه غالبًا ما تظهر قبل أن يُظهر المرضى الأعراض السريرية للمرض الأساسي، وتستمر لدى المرضى الذين تم علاجهم بنجاح.

وحدد الباحثون أيضًا البروتينات المرتبطة بمرض باركنسون داخل سائل العين، والتي كان يُعثر عليها عادةً بعد الوفاة، ما يفتح الباب لإمكانية التشخيص المبكر لمرض باركنسون ومراقبة علاجية أكثر فاعلية.

اشترك للحصول على النشرة الإلكترونية المحدّثة كل أسبوعين لكي تبقى على اطلاع بكافة المستجدات على الموقع.