قفزة علمية: خوارزمية ذكاء اصطناعي تكشف خلايا السرطان في الدم خلال 10 دقائق

طور باحثون من كلية الهندسة في جامعة جنوب كاليفورنيا وكلية دورنسيف للآداب والعلوم والفنون، خوارزمية ذكاء اصطناعي جديدة قادرة على اكتشاف خلايا سرطانية نادرة وسط ملايين الخلايا الدموية الطبيعية في غضون 10 دقائق فقط، مُحقّقةً قفزة نوعية في سرعة ودقة تشخيص السرطان عبر ما يُعرف بـ"الخزعة السائلة".

وتعتمد هذه التقنية على تحليل عيّنات الدم للعثور على خلايا سرطانية تنفصل عن الورم وتدخل مجرى الدم. في حين أن الطرق الحالية تتطلب من أخصائيين مدربين قضاء ساعات طويلة في فحص آلاف الصور الميكروسكوبية لخلايا الدم—من بين ملايين الخلايا—بحثًا عن إشارات نادرة قد تشير إلى وجود السرطان أو عودته.

RED: العثور على "الإبرة في كومة القش"

والخوارزمية الجديدة، المُسماة RED (اختصارًا لـ Rare Event Detection أو "كشف الأحداث النادرة")، لا تعتمد على معرفة مسبقة بسمات الخلية السرطانية. بل تستخدم نموذجًا تعلّميًّا عميقًا قادرًا على تحديد الأنماط غير المألوفة في البيانات، وتصنيفها حسب درجة ندرتها. وبهذا، ترتفع أكثر الخلايا "استثنائية" إلى القمة، حتى لو لم تكن مطابقة لأي نموذج معروف مسبقًا.

يوضّح أسد عُبَري، أستاذ الهندسة الجوية والميكانيكية في جامعة جنوب كاليفورنيا والمؤلف المسؤول عن الدراسة: "الآلات لا تحتاج إلى تنقية المعلومات بالطريقة التي يحتاجها البشر". ويضيف أن RED تعمل دون الحاجة إلى "حلقة بشرية" في عملية التحليل، على عكس الأدوات الحاسوبية الحالية التي تعتمد على تدخل الخبراء لتصنيف الخلايا أو تضييق نطاق البحث.

ويشبّه بيتر كوهن، الأستاذ الجامعي وأستاذ العلوم البيولوجية المعيّن من قبل العميد، عمل الخوارزمية بأغنية برنامج "سيسامي ستريت" الشهيرة: "واحد من هذه الأشياء ليس كغيره". ويقول: "الخوارزمية تنظر إلى ملايين الخلايا وتفصل القيم الشاذة عن غير الشاذة".

نتائج دقيقة خلال 10 دقائق فقط

وفي اختبارات مخبرية، أظهرت RED كفاءة استثنائية في وقت قياسي:

كما تم اختبار الخوارزمية على عيّنات دم حقيقية لمرضى مصابين بسرطان ثدي متقدم، حيث نجحت في تحديد الخلايا المرتبطة بالمرض بدقة عالية وكل ذلك خلال أقل من ربع ساعة.

ويشير عُبَري إلى أن المنهج الجديد لا يلغي التحيّز البشري فحسب، بل يكشف أيضًا عن إشارات كانت تُفوَّت سابقًا: "تمكّنا من العثور على ضعف عدد الخلايا "المثيرة للاهتمام" مقارنة بالنهج التقليدي".

بحث تكاملي يجمع بين الهندسة والطب والذكاء الاصطناعي

ونُشرت الورقة البحثية التي توثّق خوارزمية RED في "المجلة الدولية للطب الدقيق في الأورام" وشارك في إعدادها خافيير مورغويتيو-إيساندي، وهو باحث كان طالب دكتوراه في قسم الهندسة الجوية والميكانيكية بجامعة جنوب كاليفورنيا، إلى جانب مشرفه أسد عُبَري، أستاذ الهندسة الجوية والميكانيكية، والباحث بيتر كوهن، الذي يشغل مناصب أكاديمية متعددة تشمل العلوم البيولوجية، والطب، والهندسة الطبية الحيوية، والهندسة الجوية والميكانيكية، وأمراض المسالك البولية.

ويُعدّ هذا العمل امتدادًا لأبحاث سابقة أجراها الفريق حول سرطان الثدي ــ مجال يحمل طابعًا شخصيًّا لكوهن ــ بعد أن فقد والدته بسبب هذا المرض. وبصفته مدير معهد العلوم التكاملية للسرطان في مركز ميشيلسون بجامعة جنوب كاليفورنيا، عمل كوهن على مدى أكثر من عقد على تجميع قاعدة بيانات واسعة من العيّنات المصنّفة يدويًّا، مكّنت الفريق من تدريب الخوارزمية واختبارها بدقة عالية.

دعم مراحل رحلة المريض عبر تحليل الدم السريع

ويأمل الفريق أن تُسهم هذه التقنية، والتي تُنهي تحليلًا كان يستغرق ساعات في 10 دقائق فقط، في دعم ثلاث مراحل محورية في رحلة مريض السرطان:

ويقول كوهن: "نريد دعم كل مرحلة من هذه المراحل بالبيانات المستخلصة من الدم". ويضيف أن هذه المقاربة "تفتح الباب أمام موجة جديدة من التطورات المدعومة بالذكاء الاصطناعي والتعلّم العميق".

نحو رعاية صحية أسرع وأدق

ويصف عُبَري هذا الإنجاز بأنه مثال بارز على "البحث التكاملي"، حيث اجتمع خبراء من تخصصات متنوعة، من الهندسة إلى الطب والذكاء الاصطناعي، لحلّ مشكلة معقّدة تمسّ حياة الملايين.

ويؤكد الفريق أن خطوتهم التالية تتمثل في دفع حدود الذكاء الاصطناعي لتمكين الكشف المبكر عن السرطان في الدم، بما يُحدث تحولًا جذريًّا في طريقة مكافحة هذا المرض ليس فقط بدقة أعلى، بل بسرعة غير مسبوقة.