قد يكون الذكاء الاصطناعي قادرًا على التنبؤ بمدى فعالية اللقاح لديك حتى قبل أن تتلقى الجرعة.
قد يتمكن الذكاء الاصطناعي من التنبؤ بمدى قوة استجابة الشخص للقاح قبل تلقيه. فمن خلال تحليل أنماط الأجسام المضادة لدى أكثر من 4,000 شخص، اكتشف الباحثون مؤشرات على ما أسموه «الاستعداد المناعي»، ساعدت في التمييز بين الأشخاص ذوي الاستجابة القوية وأولئك ذوي الاستجابة الضعيفة. والمثير للدهشة أن بعض الأشخاص الأصحاء أظهروا استجابة ضعيفة، في حين أظهر بعض الأشخاص المثبطين مناعيًا استجابة قوية.
.jpg)
قد تكشف أنماط الأجسام المضادة الموجودة مسبقًا مدى قوة استجابة الشخص للتطعيم، مما قد يساعد على تحديد الأفراد المعرّضين لخطر حدوث استجابة مناعية ضعيفة.
حقوق الصورة: تصميم غرافيكي من إعداد Jason Drees لصالح معهد Biodesign في جامعة ولاية أريزونا.
تمنع اللقاحات الإصابة بأمراض خطيرة لدى الكثير من الأشخاص، إلا أن مستوى الحماية المناعية التي توفرها قد يختلف بدرجة كبيرة من شخص إلى آخر. ويقدم بحث جديد بقيادة جامعة ولاية أريزونا أدلة قد تساعد على تفسير أسباب هذه الاختلافات.
قد يُظهر الجهاز المناعي مؤشرات على مدى قوة استجابته حتى قبل إعطاء اللقاح. فقد قام باحثون في جامعة ولاية أريزونا، بالتعاون مع مؤسسات أخرى، بفحص عينات دم مأخوذة من أكثر من 4,000 شخص، وقياس الأجسام المضادة القادرة على التعرّف على 185 مستضدًا. وشملت هذه الأهداف المناعية فيروسات وبكتيريا شائعة، إضافة إلى أهداف مرتبطة بأمراض المناعة الذاتية.
بعد ذلك، استُخدم الذكاء الاصطناعي للبحث عن أنماط في عينات الدم المأخوذة قبل التطعيم ضد كوفيد-19 وبعده. وكشف التحليل عن بصمات خاصة للأجسام المضادة يمكن أن تساعد في التمييز بين الأشخاص الذين طوّروا استجابة قوية للقاح وأولئك الذين كانت استجابتهم أضعف.
وقد تسهم هذه النتائج مستقبلًا في تطوير استراتيجيات تطعيم أكثر تخصيصًا لتتلاءم بصورة أفضل مع الجهاز المناعي لكل فرد.
يقول Joshua LaBaer، الذي قاد الدراسة: «ما توصلت إليه دراستنا هو أن بعض المؤشرات الحيوية، عند تحليلها باستخدام الذكاء الاصطناعي، يمكنها التنبؤ بمن يُرجَّح أن يستجيب جيدًا للقاح، حتى قبل تلقيه. ويشير ذلك إلى أن بعض الأشخاص قد يكونون أكثر استعدادًا مناعيًا من غيرهم».
يشغل LaBaer منصب المدير التنفيذي لمعهد Biodesign في جامعة ولاية أريزونا، كما يشغل منصب مدير مركز Virginia G. Piper للتشخيص الشخصي. وشارك في المشروع أيضًا باحثون من جامعة ولاية أريزونا ومتعاونون من مؤسسات طبية وبحثية مختلفة في أنحاء الولايات المتحدة. نُشرت الدراسة في العدد الحالي من مجلة Cell Press Blue.
قد تكشف الأجسام المضادة في الدم مدى الاستعداد للاستجابة للقاح
عادةً ما يقيّم العلماء الاستجابة للقاح بعد التطعيم من خلال قياس ما إذا كان الجهاز المناعي قد أنتج أجسامًا مضادة ضد الهدف المقصود. أما في هذه الدراسة، فقد تعامل الباحثون مع المسألة من الاتجاه المعاكس، إذ أرادوا معرفة ما إذا كانت الأنماط المناعية الموجودة أصلًا في الدم قادرة على التنبؤ بكيفية استجابة الشخص قبل تلقي اللقاح.
يمكن للعديد من العوامل أن تؤثر في الاستجابة للقاحات، ومنها العمر والجنس والعوامل الوراثية والأمراض السابقة والحالات الصحية الكامنة. وغالبًا ما يكون الأشخاص المصابون بحالات تؤثر سلبًا في كفاءة الجهاز المناعي أكثر عرضة لإظهار استجابة أضعف. ومع ذلك، قد تختلف نتائج التطعيم بشكل كبير حتى بين أشخاص ينتمون إلى الفئة الصحية العامة نفسها.
استخدم الباحثون أحد أوائل الأساليب التي تفحص «بصمة» واسعة للأجسام المضادة الموجودة قبل التطعيم بوصفها مقياسًا للاستعداد المناعي. وبينما تعتمد بعض استراتيجيات التنبؤ الأخرى على الفحوص الجينية، يعتمد هذا الأسلوب على تحليل أنماط الأجسام المضادة في الدم، مما قد يجعل تطبيقه في الممارسة السريرية أكثر سهولة.
الحالة الصحية وحدها لا تتنبأ بالاستجابة
للتحقق مما إذا كانت بصمات الأجسام المضادة هذه قادرة على الإشارة إلى مدى الاستعداد للقاح، قاس الفريق الاستجابات المناعية تجاه 185 مستضدًا. وشملت الأهداف فيروس SARS-CoV-2، المسبب لمرض كوفيد-19، إضافة إلى فيروسات وبكتيريا شائعة أخرى وأهداف مرتبطة بأمراض المناعة الذاتية.
إجمالًا، فحص الباحثون 8,687 عينة مأخوذة من 4,089 مشاركًا. وشملت المجموعة متطوعين أصحاء، إلى جانب أشخاص يعانون أمراضًا أو يتلقون علاجات مرتبطة بتثبيط المناعة، بما في ذلك فيروس نقص المناعة البشرية HIV، والورم النقوي المتعدد، والأورام الخبيثة في الأعضاء الصلبة، وأمراض المناعة الذاتية، وأمراض الأمعاء الالتهابية، وزراعة الأعضاء الصلبة.
وكانت عدة مجموعات من الأشخاص المثبطين مناعيًا أكثر عرضة لإظهار استجابة منخفضة للتطعيم ضد كوفيد-19. ومع ذلك، فإن مجرد تصنيف الشخص على أنه مثبط المناعة أو سليم لم يكن كافيًا للتنبؤ بالنتيجة بصورة موثوقة.
فقد طوّر بعض المشاركين ذوي المناعة المثبطة استجابات قوية رغم ذلك. وفي المقابل، أظهر نحو 5% إلى 6% من المشاركين الأصحاء استجابة ضعيفة للقاح.
أجسام مضادة «حارسة» تشير إلى الاستعداد المناعي
برزت في التحليل بعض الأجسام المضادة التي كانت موجودة بالفعل قبل التطعيم. فقد ارتبط ارتفاع مستويات الأجسام المضادة الموجهة ضد بعض الكائنات الدقيقة الشائعة، ومنها المكورات العنقودية الذهبية Staphylococcus aureus، والفيروس المخلوي التنفسي RSV، وفيروس Human respirovirus 3، باستجابات أقوى للقاحات كوفيد-19.
وأطلق الباحثون على هذه الأجسام المضادة اسم «الأجسام المضادة الحارسة»، لأنها قد تعمل كمؤشرات على مستوى الاستعداد المناعي الأساسي لدى الشخص. ولا يعني ذلك بالضرورة أن هذه الأجسام المضادة تعمل مباشرة ضد الهدف الذي يستهدفه اللقاح، بل قد يشير وجودها إلى مدى جاهزية الجزء المسؤول عن إنتاج الأجسام المضادة في الجهاز المناعي لتكوين استجابة فعالة.
كما بحث الفريق فيما إذا كانت البصمة الكاملة للأجسام المضادة يمكن أن توفر قدرة تنبؤية أكبر من عدد محدود من المؤشرات الحيوية الفردية. وقام نموذج للتعلّم العميق بتحليل الأنماط في كامل لوحة الأجسام المضادة، جامعًا عددًا كبيرًا من القياسات لبناء صورة أوسع عن الحالة المناعية لكل مشارك.
الذكاء الاصطناعي يبحث بين ملايين الإشارات المناعية
تُظهر النتائج إحدى المزايا المحتملة لاستخدام الذكاء الاصطناعي في الأبحاث الطبية الحيوية. إذ تستطيع أنظمة التعلّم الآلي تحليل ملايين نقاط البيانات البيولوجية والبحث عن علاقات دقيقة قد يصعب اكتشافها باستخدام الأساليب التقليدية.
وفي هذه الحالة، تشير النتائج إلى أن فهم مدى الاستعداد للاستجابة للقاح قد يتطلب النظر إلى الجهاز المناعي بوصفه منظومة مترابطة ومتكاملة، بدلًا من التركيز على جسم مضاد واحد أو مرض واحد فقط.
كما تُظهر الدراسة إمكانات التقنيات الحديثة القادرة على قياس عدد كبير من استجابات الأجسام المضادة في الوقت نفسه. فبدلًا من فحص ما إذا كان لدى الشخص أجسام مضادة ضد ممرض واحد فقط، يمكن للباحثين دراسة مشهد مناعي أوسع بكثير، تشكّل بفعل التعرض السابق للفيروسات والبكتيريا وغيرها من الأهداف المناعية.
نحو تطعيم أكثر تخصيصًا
إذا تأكدت هذه النتائج في دراسات مستقبلية، وتم توسيع نطاقها لتشمل لقاحات أخرى، فقد تكون لهذه المقاربة تطبيقات تتجاوز كوفيد-19 بكثير. فقد يساعد تحليل الأجسام المضادة الحارسة مستقبلًا في أبحاث اللقاحات وتطويرها، وكذلك في الرعاية الطبية للأشخاص الأكثر عرضة لحدوث استجابة مناعية ضعيفة.
وقد يتمكن الأطباء من استخدام هذا النوع من المعلومات لتحديد الأشخاص الذين قد يستفيدون من جرعات إضافية من اللقاح، أو من متابعة أكثر دقة، أو من استراتيجيات وقائية أخرى. كما قد يساعد ذلك العلماء على فهم الأسباب التي تجعل التطعيم يولّد استجابات مناعية قوية لدى بعض الأشخاص، في حين تكون الاستجابة أضعف لدى آخرين.
وفي نهاية المطاف، يشير هذا البحث إلى مستقبل قد تصبح فيه قرارات التطعيم أكثر استنادًا إلى مستوى الاستعداد المناعي الخاص بكل فرد.
المصدر: