خوارزمية ثورية تكتشف عن السرطان في 10 دقائق فقط

طوَّر باحثون في كلية فيتربي للهندسة، وكلية دورنسيف للآداب والفنون والعلوم بجامعة جنوب كاليفورنيا الأميركية، خوارزمية ذكاء اصطناعي جديدة لأتمتة الكشف عن الخلايا السرطانية من بين ملايين خلايا الدم الطبيعية.

وكما أفادت النتائج، فإنه في غضون 10 دقائق تقريباً، تستطيع الخوارزمية الكشف عن السرطان، وتحديد ما إذا كانت الخلايا السرطانية قد عادت مجدداً أم لا، وربما تحديد العلاجات المناسبة.

ووفق الباحثين، فعندما ينتشر السرطان يمكن أن تنفصل كميات ضئيلة من الخلايا عن الأورام وتنتشر في مجرى الدم. وتُعدّ الخزعة السائلة، وهي فحص يكشف عن علامات الأورام السرطانية، وسيلة للكشف عن وجود السرطان من خلال رصد هذه الخلايا السرطانية العائمة في عيّنات الدم.

ومع ذلك، تحتاج الأساليب الحديثة إلى متخصّصين مدرّبين لتفحّص صور آلاف الخلايا ومراجعتها من بين ملايين الخلايا المُحتملة على شريحة واحدة على مدار ساعات طويلة.

قدَّم باحثو الدراسة تفاصيل الخوارزمية الجديدة التي تعمل بشكل مختلف عن الأدوات الحسابية الحالية لخزعات السوائل، في مجلة «إن بي جاي بريسيجن أونكولوجي».

وأوضح المؤلّف المُشارك في البحث، أسعد أوبراي، في بيان: «تستخدم خوارزمية الذكاء الاصطناعي لتحديد الأنماط الشاذّة وتصنيف كل شيء وفق ندرته، إذ تظهر النتائج الأكثر غرابة في المقدّمة».

وفي حين بنى أستاذ العلوم البيولوجية والهندسة الطبية الحيوية في جامعة جنوب كاليفورنيا، وأحد باحثي الدراسة، بيتر كون، إلى جانب زملائه، طوال مسيرته المهنية أنظمة لتبسيط الكشف عن الخلايا المرتبطة بالسرطان، فإن نهج التعلُّم العميق الذي طُوّر من خلال هذه الدراسة يُعزّز هذه العملية بشكل كبير.

وقال كون: «يمكن للخوارزمية فحص ملايين الخلايا وفصل النتائج الشاذّة عن غير الشاذّة».

اختبار الخوارزمية

يستند هذا العمل إلى دراسات سابقة لأوبراي وكون تتعلّق بسرطان الثدي.

جمع كون مجموعة كبيرة من البيانات المتعلّقة بسرطان الثدي، مما سمح لفريق البحث باختبار الخوارزمية بطريقتين: أولاً، من خلال دراسة نتائج دم مرضى معروفين بإصابتهم بسرطان الثدي المتقدّم، وثانياً عبر إضافة خلايا سرطانية إلى عيّنات دم سليمة لمعرفة ما إذا كان بإمكان الخوارزمية الجديدة اكتشافها في اختبار آخر.

وقال أوبراي إنه بالإضافة إلى إزالة التحيُّز البشري، «أصبحنا قادرين على إيجاد إشارات دالّة أكثر من النهج القديم. لقد تمكنّا من اكتشاف ضعف عدد الخلايا المهمّة مقارنةً بالنهج السابق».

وأضاف: «تُرسّخ هذه الورقة البحثية هذه التقنية وسيلةً لعزل الخلايا المثيرة للاهتمام المرتبطة بالسرطان حاسوبياً».

ويُحقق النهج الجديد فوائد كبيرة، ويُطبّق لفهم نتائج أنواع السرطان مثل سرطان الثدي، وسرطان البنكرياس، والورم النقوي المتعدّد.

ويشرح كون تأثير هذا العمل قائلاً إنها طريقة جديدة كلياً، وغير بدهية في كثير من الجوانب، لتحليل كومة القشّ، على حدّ وصفه، التي تُطلق موجة كاملة من التطورات الجديدة القائمة على الذكاء الاصطناعي والتعلّم العميق.

ويأمل أن تُسهم هذه الدراسة والبحوث المستقبلية في 3 جوانب أساسية من رحلة المريض، من خلال الإجابة عن الأسئلة التالية: هل أُعاني من السرطان؟ هل اختفى السرطان أم عاد؟ ما أفضل علاج لاحق للسرطان؟

وقال كون: «نريد دعم كلّ جانب من هذه الجوانب من رحلة المريض ببيانات من الدم».

وأضاف: «هذا أحد الأمثلة البارزة على تغيّر الذكاء الاصطناعي الحديث لطريقة إجراء بحوث الرعاية الصحية. خطوتنا التالية هي مواصلة الدفع بعجلة الذكاء الاصطناعي نحو إحداث تغيير جذري في قدرتنا على اكتشاف السرطان في دم المرضى في مراحل مبكرة».