تطوير خوارزميات تتنبأ ب«اللغة البيولوجية» للسرطان والزهايمر

على غرار خوارزميات نتفليكس وفيسبوك

أظهرت الخوارزميات المشابهة لتلك المستخدمة في تطبيقات نتفليكس Netflix ، أمازون Amazon ، وفيسبوك Facebook القدرة على فك رموز «اللغة البيولوجية» للسرطان، ومرض الزهايمر، والأمراض العصبية التنكسية الأخرى.
وقام الباحثون بتدريب نموذج لغوي واسع النطاق مع توصية منظمة العفو الدولية، للنظر في ما يحدث عندما يحدث خطأ ما في البروتينات، التي تؤدي إلى تطور المرض.
وخلال التجارب التي أجرتها كلية سانت جون وجامعة كامبريدج، تمم برمجة الخوارزمية لتعلم لغة تغيير شكل قطرات البروتين الموجودة في الخلايا لفهم وظيفتها واختلالها.
ومن خلال تعلم لغة قطرات البروتين هذه، يمكن للفريق بعد ذلك تصحيح الأخطاء النحوية داخل الخلايا التي تسبب المرض.
وقال البروفيسور توماس نولز، زميل في كلية سانت جون: "أي عيوب مرتبطة بقطرات البروتين هذه، يمكن أن تؤدي إلى أمراض مثل السرطان.
وأضاف: "هذا هو السبب في أن إدخال تقنية معالجة اللغة الطبيعية في البحث في الأصول الجزيئية لخلل البروتين أمر حيوي إذا أردنا أن نكون قادرين على تصحيح الأخطاء النحوية داخل الخلايا التي تسبب المرض".
وتابع: "أحدثت تكنولوجيا التعلم الآلي موجات في صناعة التكنولوجيا - تستخدمها Netflix للتوصية بالمسلسلات ، وتقترح فيسبوك Facebook شخصًا ما لصديق، ولدى Alexa من Amazon خوارزمية للتعرف على الأشخاص بناءً على أصواتهم، ومع هذا فإن عالم الطب يتبنى التكنولوجيا بطريقة تنقذ الأرواح".
وقال نولز، المؤلف الرئيسي للدراسة، إن إدخال تكنولوجيا التعلم الآلي في البحث في الأمراض التنكسية العصبية والسرطان هو عامل تغيير مطلق للعبة، وفي النهاية، سيكون الهدف هو استخدام الذكاء الاصطناعي، لتطوير عقاقير موجهة لتخفيف الأعراض بشكل كبير، أو لمنع حدوث الخرف على الإطلاق.
وكلف الدكتور قاضي ليس سار، المؤلف الأول للورقة وزميل باحث في كلية سانت جون ، بتدريب نموذج اللغة واسع النطاق لكشف أسرار البروتين.
وقالت: "إن جسم الإنسان موطن لآلاف وآلاف من البروتينات، ولا يعرف العلماء بعد وظيفة العديد منها، ولذا طلبنا من نموذج لغة قائم على الشبكة العصبية تعلم لغة البروتينات".
وتابعت: "لقد طلبنا تحديدًا من البرنامج تعلم لغة تغيير شكل المكثفات الجزيئية الحيوية - قطرات من البروتينات الموجودة في الخلايا - والتي يحتاج العلماء حقًا إلى فهمها لكسر لغة الوظيفة البيولوجية والخلل الوظيفي الذي يسبب السرطان والأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر، ووجدنا أنه يمكن أن يتعلم، دون إخبار صريح، ما اكتشفه العلماء بالفعل حول لغة البروتينات على مدى عقود من البحث.
وتلعب البروتينات عددًا من الأدوار الرئيسية في الجسم، ولكن معظم عملها يتم في الخلايا - فهي توفر البنية والوظيفة وتنظم أنسجة وأعضاء الجسم.
وتعد أمراض الزهايمر، وباركنسون، وهنتنغتون، ثلاثة من أكثر الأمراض التنكسية العصبية شيوعًا، لكن العلماء يعتقدون أن هناك عدة مئات.
وفي مرض الزهايمر، الذي يصيب 50 مليون شخص في جميع أنحاء العالم، تصبح البروتينات شريرة، وتشكل كتلًا وتقتل الخلايا العصبية السليمة.