قطرة دم واحدة لفحص عدة أمراض وفي دقائق معدودة

تخيل سيناريو يمكن فيه لقطرة دم واحدة أن تقدم رؤى شاملة عن حالتك الصحية في غضون دقائق. قد تصبح هذه الرؤية حقيقة وفقا لما نشره موقع يوريك أليرت.

فقد طور فريق من العلماء -بقيادة ميهيلا زيغمان في جامعة لودفيغ ماكسيميليانز بميونخ ومعهد ماكس بلانك للبصريات الكمية، بالتعاون مع مركز هيلمهولتز في ميونخ- أداة لفحص الصحة تستخدم الأشعة تحت الحمراء والتعلم الآلي لاكتشاف العديد من الحالات الصحية من خلال فحص واحد فقط وبقطرة دم واحدة فقط.

تقنية قديمة لأهداف جديدة

والتحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء، تقنية تستخدم الأشعة تحت الحمراء لتحليل التركيب الجزيئي للمواد، وكانت أداة أساسية في الكيمياء لعقود.

إنها تشبه إعطاء الجزيئات بصمة يمكن التعرف عليها بواسطة جهاز متخصص يسمى المطياف. وعند تطبيقها على السوائل الحيوية المعقدة مثل بلازما الدم، يمكن لهذه التقنية الفيزيائية الكيميائية أن تكشف معلومات مفصلة عن الإشارات الجزيئية، مما يجعلها أداة واعدة للتشخيص الطبي.

وعلى الرغم من استخدامها الطويل في الكيمياء والصناعة، لم يسبق أن دُمج التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء في التشخيص الطبي.

بدأ فريق العلماء معالجة هذه المسألة بعد أن أنشؤوا سابقا طريقة لقياس بلازما الدم البشرية، فتعاونوا مع فريق أنيت بيترز من مركز هيلمهولتز في ميونخ لتطوير بصمة جزيئية بالأشعة تحت الحمراء على مجموعة سكانية متنوعة طبيعيا. وشمل ذلك قياس الدم من آلاف الأفراد من مشروع بحثي صحي شامل أُنشئ في أوغسبورغ بألمانيا، واختير البالغون عشوائيا كممثلين لسيناريو طبيعي لمجموعة سكانية متنوعة تُجري فحوصا طبية وتتبرع بالدم.

تطبيقات واسعة

اكتسبت الدراسة الحالية -والتي نشرت نتائجها بمجلة سيل ريبورتس ميدسين في 28 يونيو/حزيران الماضي- قيمة جديدة بعد اختبارها من منظور جديد وخدمت غرضا جديدا، وقيس فيها أكثر من 5000 عينة من بلازما الدم.

واستخدم الفريق التعلم الآلي لتحليل البصمات الجزيئية ورُبطت بالبيانات الطبية، واكتشفوا أن هذه البصمات تحتوي على معلومات قيمة تُمكن من الفحص الصحي السريع.

وطُورت خوارزمية متعددة المهام يمكنها التمييز بين حالات صحية مختلفة، بما في ذلك المستويات غير الطبيعية من الدهون في الدم، والتغيرات في ضغط الدم، والكشف عن النوع الثاني من السكري وحتى اكتشاف ما قبل السكري، وهو مقدمة للسكري غالبا ما تكون غير مكتشفة. ومن المثير للاهتمام أن الخوارزمية يمكنها أيضا تحديد الأفراد الأصحاء الذين بقوا أصحاء على مر السنين.

تقليديا، يحتاج الأطباء إلى اختبار جديد لكل مرض. ومع ذلك لا يحدد هذا النهج الجديد حالة واحدة في كل مرة فقط، بل يحدد بدقة مجموعة من المشاكل الصحية.

ويمكن لهذا النظام المدعوم بالتعلم الآلي أن يحدد الأفراد الأصحاء ويكشف عن حالات معقدة تشمل أمراضا متعددة في نفس الوقت. وعلاوة على ذلك، يمكنه التنبؤ بتطور متلازمة التمثيل الغذائي قبل سنوات من ظهور الأعراض، مما يوفر نافذة للتدخلات.

وتضع الدراسة الأساس لبصمة جزيئية بالأشعة تحت الحمراء لتصبح جزءا روتينيا من فحص الصحة، مما يمكّن الأطباء من اكتشاف وإدارة الحالات بشكل أكثر كفاءة.

وهذا مهم بشكل خاص للاضطرابات الأيضية مثل تشوهات الكولسترول والسكري، حيث يمكن أن تحسن التدخلات الفعالة في الوقت المناسب النتائج بشكل كبير. ومع ذلك، فإن التطبيقات المحتملة لهذه التقنية تتجاوز ذلك بكثير مع استمرار الباحثين في تحسين النظام وتوسيع قدراته من خلال تطوير التكنولوجيا.

ويعتقد الباحثون أن الجمع بين التحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء والتعلم الآلي على وشك أن يحدث ثورة في التشخيصات الصحية. فمع قطرة دم واحدة وضوء الأشعة تحت الحمراء، سيكون هناك أداة جديدة قوية لمراقبة صحتنا، والتقاط المشاكل بشكل أكثر كفاءة، وربما تحسين الرعاية الصحية على مستوى العالم.