الذكاء الاصطناعي يفتح “قواعد الحمض النووي” لتحرير الجينات المستهدفة، وتعزيز العلاج الجيني، والمزيد

استخدم الباحثون الذكاء الاصطناعي لفهم الأنماط في تسلسلات الحمض النووي التي تتحكم في متى وأين تنشط الجينات. يقدم هذا العمل، الذي أجراه مختبر جاكسون، ومعهد برود التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وجامعة ييل، أداة جديدة لتحرير الجينات بدقة. كان تركيز هذه الدراسة على مناطق الحمض النووي التي تسمى العناصر التنظيمية لرابطة الدول المستقلة (CREs). تشبه هذه المفاتيح مفاتيح التشغيل والإيقاف التي تضمن تنشيط جينات معينة فقط في الخلايا الصحيحة. في حين أن CREs تساعد في توجيه الجينات للعمل في نوع واحد من الخلايا وليس في أنواع أخرى، إلا أنه كان من الصعب فهم القواعد – أو “القواعد النحوية” – لكيفية عمل CREs.

ولفك تشفير هذه القواعد، قام الفريق بتحليل مجموعات كبيرة من بيانات الحمض النووي باستخدام نموذج الذكاء الاصطناعي. حدد هذا النموذج أنماط CRE التي تساعد في تنشيط أو قمع الجينات في خلايا معينة. ثم استخدم الباحثون هذه الأفكار لتصميم مفاتيح الحمض النووي الاصطناعية، التي تستهدف أنسجة معينة.

الاختبار في النماذج الحية

الفريق تم اختباره هذه المفاتيح الاصطناعية، أو CREs، في النماذج الحيوانية لمعرفة مدى نجاحها. ولاحظوا نتائج ناجحة، مثل تفعيل علامة الفلورسنت فقط في خلايا الكبد لأجنة سمك الزرد دون التأثير على الأنسجة الأخرى. يُظهر هذا الاستهداف الدقيق إمكانية وجود علاجات مستقبلية من شأنها تنشيط الجينات في نسيج أو عضو واحد فقط.

وباستخدام نهج الذكاء الاصطناعي هذا، أنشأ العلماء الآلاف من الكائنات الحية الدقيقة الجديدة، ولكل منها وظائف فريدة للتحكم في الجينات المستهدفة. قد يؤدي هذا التطور إلى علاجات وراثية للحالات التي تحتاج إلى استهداف خلايا محددة.

الاستخدامات المستقبلية والإمكانات الطبية

قد تؤدي هذه الأداة إلى تطوير تحرير الجينات لأغراض البحث، ولكنها تفتح أيضًا الأبواب أمام العلاجات المستهدفة. ومع القدرة على تشغيل الجينات أو إيقافها في أنواع محددة من الخلايا، يرى العلماء تطبيقات في علاج الحالات الوراثية أو تحسين إصلاح الأنسجة. وكما أشار الباحث الرئيسي رايان توهي، فإن هذا النهج يمكن أن يسمح للباحثين بضبط النشاط الجيني في نسيج واحد، مما يمهد الطريق لعلاجات ذات آثار جانبية قليلة على الخلايا الأخرى.