لم يكن "ياسر" يتصور أن التقلصات والتشنجات التي أصابت يده وذراعه يمكن أن تغير مجرى حياته، فقد عزا الرياضي السابق الذي تخطى الأربعين عامًا بقليل، هذه التقلصات إلى الإجهاد الذهني والمجهود البدني الذي كان يبذله، وعندما طلب مشورة بعض أصدقائه في المجال الطبي، نصحوه بإجراء مجموعة من التحاليل والحصول على أقراص الكالسيوم وفيتامين ب12 وفيتامين د.

يقول "ياسر" الذي رفض ذكر اسمه كاملًا، في تصريحات لـ"للعلم": لم تُظهر نتائج التحاليل أي مشكلة، على الرغم من أن الأعراض بدأت تزداد، وأصبحت المهمات البسيطة مثل إغلاق أزرار القميص أو فتح المعلبات أمرًا يستعصي عليَّ فعله، امتدت الأعراض إلى الطرف السفلي، لتصبح المحافظة على الاتزان الحركي أمرًا بالغ الصعوبة، والمشي عبئًا ثقيلًا، وإمساك الأشياء باليد معضلة، وفي النهاية، وبعد التردد على عدة أطباء، شخصت إصابتي بـ"التصلب الجانبي الضموري"، وهو مرض كنت أسمع عنه للمرة الأولى في حياتي.

التصلب الجانبي الضموري

يصيب التصلب الجانبي الضموري الأعصاب الخاصة بالحركة بشكل تدريجي، ويؤثر على الخلايا العصبية في المخ والنخاع الشوكي، متسببًا في فقدان المريض التحكم في العضلات، ويبدأ المرض بتشنجات العضلات الموجودة في أحد الأطراف، ثم ينتشر ليصيب باقي عضلات الأطراف ثم العضلات اللازمة للحركة والأكل والتنفس، ويُعد عالِم الفيزياء النظرية البريطاني الشهير «ستيفن هوكينج» من أشهر الشخصيات البارزة التي أُصيبت بالمرض الذي لازمه نحو 55 عامًا، ويسمى المرض أيضًا بمرض "لو جيريج" نسبةً إلى لاعب البيسبول الأمريكي الذي شُخصت إصابته به في عام 1939 وأدى إلى وفاته في عام 1941 عن عمر يناهز 37 عامًا.

ولحسن الحظ، فإنه ليس مرضًا شائعًا، فهو يصيب حوالي ستة أشخاص من كل مئة ألف، لكن لسوء الحظ، لا يعرف الأطباء لماذا يحدث.

لكن دراسة حديثة نشرتها دورية "نيورون" (Neuron)، أفادت نتائجها بأننا قد نكون على موعد مع فهم إضافي للعوامل الوراثية التى ترتبط بحدوث التصلب الجانبي الضموري؛ إذ تعرف الباحثون على أحد الجينات ذات الصلة بحدوث سُمِّية في الخلايا العصبية، وبالتالي حدوث التطورات المرتبطة بالمرض.

وتشير الدراسة إلى أنه "بالرغم من أن العوامل الوراثية تتسبب في 52% من حالات المرض، إلا أن هذا الجانب ليس مفهومًا بشكل كبير".

عمل الفريق البحثي على فهم آليات حدوث هذا المرض القاتل من خلال الاستعانة بـ"الذكاء الاصطناعي"، وصمموا تقنيةً أطلقوا عليها (RefMap)، ووفق الدراسة، تستهدف هذه التقنية التعرف على المتغيرات الجينية المختلفة في مناطق الجينوم النشطة (سواء تلك التي تحتوي على شفرة لإنتاج البروتين أو التي لا تحتوي عليها)، وتجري هذه العملية على نطاق واسع في مناطق الجينوم من أجل تحديد احتماليات وجود ارتباط بين مرض معين من جهة، والمتغيرات الموجودة في كل منطقة من جهة أخرى.

واعتمد الباحثون على منهجية "دراسات الارتباط على مستوى الجينوم بالكامل" (GWAS)، التي تتيح للعلماء البحث في آلاف الجينومات الفردية، لاكتشاف المتغيرات الجينية المرتبطة بسمات محددة، جرى ربط هذه النتائج مع نتائج علم الجينوم الوظيفي من أجل التعرف على الجينات التي يمكن أن تمثل سببًا في حدوث هذا المرض.

تحليل البيانات الجينية

شملت عينة البحث 5594 مصابًا بمرض التصلب الجانبي الضموري، و2238 شخصًا سليمًا مثلوا "مجموعة ضابطة"، جرى تحليل الجينوم الخاص بهم جميعًا، ضمت عينة البحث مشاركين من عدة جنسيات مختلفة أمريكية وأوروبية.

في البداية تعرف الباحثون على 690 جينًا في الخلايا العصبية الناتجة من الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات -نوع من الخلايا يتم إنتاجه من الخلايا الجسدية البالغة التي أعيدت برمجتها وراثيًّا إلى حالة تشبه الخلايا الجذعية الجنينية؛ إذ تستطيع هذه الخلايا إنتاج أنواع مختلفة من الخلايا- وارتبطت هذه الجينات بحدوث هذا المرض، وتسببت إجمالًا في ارتفاع احتمالات وراثة المرض إلى خمسة أضعاف.

وأجرى الباحثون المزيد من تحليل البيانات الجينية ودراسة وظائف هذه الجينات في الخلايا العصبية للمرضى والأصحاء، مما ساعدهم في التعرف على أحد أهم الجينات المتهمة بحدوث المرض، المعروف باسم KANK1، ويرتبط هذا الجين بحدوث العديد من الأمراض الدماغية كمرض الشلل الدماغي الرباعي التشنجي وحالات اضطراب التوحد.

باستخدام تقنيات الذكاء الاصطناعي، وجد الباحثون أن هذا الجين يرتبط بمرض التصلب الجانبي الضموري، ومن أجل تأكيد هذه النتائج، أحدثَ الباحثون طفرةً في جين KANK1 في الخلايا العصبية السليمة، وهو ما أدى إلى حدوث تسمم في الخلايا العصبية، وأدى –أيضًا- إلى ظهور بروتين TDP-43 وتجمُّعه في الخلايا العصبية، ويمثل وجود هذا البروتين إحدى العلامات المميزة في الإصابة بالعديد من الأمراض العصبية، ومنها التصلب الجانبي الضموري؛ ففي الأحوال الطبيعية يؤدي هذا البروتين دورًا في ثبات الحمض النووي الريبوزي وترجمته، لكنه يتراكم بشكل غير طبيعي في حالة حدوث هذه الأمراض.

تقنية جديدة

يؤكد مايكل سنايدر -أستاذ علم الوراثة بمركز علم الجينوم والطب الشخصي بكلية الطب في جامعة ستانفورد، والباحث الرئيسي في الدراسة- أنه "على الرغم من معرفتنا المؤكدة بدور الجينات في الإصابة بمرض التصلب الجانبي الضموري، لكن القليل من هذه الجينات جرى التعرُّف عليه، وفي هذا البحث استخدمنا نهجًا جديدًا لم يُتَّبع من قبل، وهي تقنيات تعلُّم الآلة من خلال تصميم تقنية أطلقنا عليها RefMap، لتحليل نتائج دراسات الارتباط على مستوى الجينوم في الخلايا العصبية من أجل التعرف على الجينات التي ترتبط بحدوث المرض".

يقول "سنايدر" في تصريحات لـ"للعلم": تعرفنا على 690 جينًا ارتبطت بحدوث المرض، وهو ما يمثل 50 ضعفًا زيادة في عدد الجينات التي جرى التعرُّف عليها من قبل، بعدها ركزنا على جين KANK1 لفهم دوره في حدوث السمية التي تحدث في الخلايا العصبية، ونتائجنا أضافت كثيرًا إلى فهمنا للمرض؛ إذ كان يُعتقد أن تراكُم بروتين TDP-43 في الخلايا العصبية يسبب بذاته التصلب الجانبي الضموري، وتبيَّن لنا أن التغيرات تحدث قبل تراكم هذا البروتين، وبعبارة أخرى، فإن تراكم هذا البروتين يُعد نتيجةً وليس سببًا، ويمكنني القول بأن نتائجنا تفسر الجانب الجيني لحدوث هذا المرض، وتفسر أيضًا طريقة حدوث التلف في الخلايا العصبية الخاصة بالعضلات.

تعلُّم الآلة

تُستخدم تقنيات تعلم الآلة لتحليل قدر كبير من البيانات بطريقة آلية، ويعتمد هذا الفرع من الذكاء الصناعي على قدرة الأنظمة الصناعية المختلفة على التعلم من البيانات بشكل يشبه الذكاء البشري؛ إذ تتعرف على أنماط معينة في هذه البيانات، وتصل إلى نتائج وقرارات دون تدخل بشري.

وتطورت تقنيات تعلُّم الآلة تطورًا كبيرًا في مجال الدراسات الجينية خلال السنوات الماضية، حتى أصبح في إمكانها تحليل البيانات الضخمة الناتجة من دراسات الارتباط الموسعة على مستوى الجينوم؛ ففي هذه الدراسات يتم مسح كامل الجينوم الخاص بعدد كبير من الأشخاص المختلفين والبحث عن دلالات جينية يمكن استخدامها للتنبؤ بوجود مرضٍ ما.

وتظهر فائدة هذه الدراسات بوجه خاص في فهم الأمراض المعقدة التي لا تحدث نتيجة تغيُّر جين واحد فقط، وعندما يتم التعرُّف على جين أو مجموعة من الجينات أو الدلالات الجينية، يتم استخدامها لتشخيص هذا المرض أو علاجه، وقد دمجت الدراسة الحالية دراسات الارتباط الموسعة على مستوى الجينوم مع نتائج علم الجينوم الوظيفي، والأخير لا يدرس حروف الجينات أو تركيبها، لكنه يهتم بوظائفها وتفاعلها معًا في العمليات البيولوجية المختلفة.

عوامل متنوعة

توضح الدراسة أن "جين KANK1 يؤدي دورًا بارزًا في تنظيم تركيب هيكل الخلايا وحركتها؛ إذ يعمل على منع هجرة هذه الخلايا، ويرتبط هذا الجين ببعض الأمراض العصبية مثل الشلل الدماغي وبعض أنواع أورام الأعصاب الطرفية، لكن هذه هي المرة الأولى التي يشار إلى دوره في التصلب الجانبي الضموري".

وسبق أن أجرى الفريق البحثي الدولي ذاته دراسة في عام 2018 نشرتها دورية "نيورون" كجزء من الجهود المبذولة للتعرف على خريطة الجينات المرتبطة بالمرض، وباستخدام دراسات الارتباط على مستوى الجينوم بالكامل، وتقنيات قراءة حروف الإكسوم (وهو جزء الجينوم الذي يُترجَم إلى بروتين)، قارن الباحثون الجينوم الخاص بـ20 ألفًا و806 من المرضى و59 ألفًا و804 من غير المرضى، ومن خلال هذه المقارنة، تعرفوا على جين آخر يدعى KIF5A باعتباره جينًا جديدًا يرتبط بحدوث هذا المرض.

كما أفادت دراسة نشرتها دورية "جاما نيورول" أن "الوراثة والعوامل الجينية تؤدي دورًا بارزًا في احتمالات الإصابة بهذا المرض، وأن العوامل الوراثية ترتبط بحدوث حوالي نصف حالات المرض؛ إذ تعرف الباحثون على وجود متغير جيني يُعرف بـC9orf72 يُعدُّ سببًا مهمًّا للوراثة في هذا المرض، كما وجدوا أن أقارب الدرجة الأولى للمصابين بالمرض لديهم احتمالات أعلى للإصابة به حتى في عدم وجود جين محدد تم التعرف عليه بالمقارنة بالأشخاص الذين لا يحملون التاريخ المرضي العائلي نفسه".

فقدان تدريجي

من جهتها، توضح الشيماء صبحي -مدرس الفسيولوجيا الإكلينيكية للجهاز العصبي بكلية الطب بجامعة القاهرة- أن "التصلب الجانبي الضموري يمثل أحد الأمراض العصبية التنكسية، وهي الأمراض التي تتسم بحدوث فقدان تدريجي ومتزايد لبِنية الخلايا العصبية أو وظيفتها، وهو ما قد يؤدي في النهاية إلى موت الخلايا العصبية".

تقول "صبحي" في تصريحات لـ"للعلم": يصيب هذا المرض الخلايا العصبية المغذية للعضلات بوجه خاص، ويتسبب في أعراض تختلف وفق مكان الأعصاب والعضلات التي تأثرت بالمرض، وعادةً ما يبدأ المرض بضعف مجموعة من العضلات في أحد أجزاء الجسم، ثم يتطور لتزداد حدته وينتشر في أجزاء أخرى، حتى يؤثر على عضلات الكلام والمضغ والبلع.

وتضيف: لا نعرف الكثير عن هذا المرض القاتل، لكن متوسط فترة بقاء المرضى على قيد الحياة تتراوح ما بين 20 إلى 48 شهرًا من تاريخ الإصابة به، ويمكن لنسبة تتراوح بين 10 و20% فقط من المرضى البقاء على قيد الحياة لمدة 10 سنوات بعد تشخيص المرض، ومن المؤسف أيضًا أنه لا يوجد علاج محدد يمكنه إيقاف هذه التغيرات، لذا فإن أي إضافة يمكن أن تساعد على فهم هذا المرض أو تمثل هدفًا علاجيًّا تُعَدُّ خطوة ذات قيمة كبيرة.

بدورها، تقول مها عماد -مدرس الطب الطبيعي وأمراض الروماتيزم والتأهيل بكلية الطب في جامعة قناة السويس- في تصريحات لـ"للعلم": تقدم الدراسة معلومات جديدة عن دور الوراثة في التصلب الجانبي الضموري، وتمثل خطوةً على طريق فهم كيفية انتقال المرض من جيل إلى جيل، وهذه الخطوة قد تتبعها خطوات أخرى للتعرف على احتمالية إصابة الأشخاص بالمرض، وتشخيصه بشكل مبكر، وتوفير فرص علاجية مبكرة تؤدي إلى نتائج أفضل.

خطوة على الطريق

وتمثل النتائج التي توصلت إليها الدراسة مجرد خطوة على الطريق، وفق أليسدير مكنيل، استشاري علم الوراثة بمستشفى شيفيلد للأطفال، ومدرس علم الوراثة العصبية بجامعة شيفيلد بالمملكة المتحدة، وغير المشارك في الدراسة، مضيفًا أن "الباحثين استخدموا طريقة جديدة ومتميزة من تقنيات تعلم الآلة من أجل تحليل البيانات الجينية المعقدة المرتبطة بالمرض".

يقول "مكنيل" في تصريحات لـ"للعلم": ساعدت هذه التقنيات في التعرف على العديد من الجينات الجديدة التي تؤدي دورًا في هذا المرض، وتجنبت البيانات غير المفيدة، كما أكدت نتائج سابقة تتعلق بكيفية حدوث المرض، وأسهمت في التعرف أيضًا على جين جديد يمكنه أن يكون هدفًا لمزيد من الدراسة، ويمكن استخدامه مستقبلًا في التشخيص الجيني للمرض، لكن على الرغم من قيمة هذه النتائج، إلا أنه ليس من المؤكد أن تسهم هذه النتائج في تحديد أهداف علاجية جديدة، ويحتاج الأمر إلى مزيد من الدراسة للتحقق من هذه الفائدة.

بدورها، تقول "عماد": تمثل دراسات الارتباط الموسعة على مستوى الجينوم أساسًا للطب الدقيق أو الشخصي، الذي يحصل فيه المريض على العلاج وفقًا لجيناته الخاصة، ومع نمو هذه الدراسات واستخدام التقنيات المختلفة لتحليل البيانات الناتجة عنها، قد نتمكن من التعرُّف على المرضى المعرَّضين لخطر الإصابة بالتصلب الجانبي الضموري والتدخل من أجل حسم المعركة مبكرًا دون خسائر ضخمة.

ويعلق سنايدر: هذا هو ما نهدف إليه، ولن تتوقف جهودنا عند التعرف على جين KANK1 كجين مرتبط بالمرض؛ إذ نخطط للتعرف على جينات أخرى، ومن خلال هذه الأبحاث نهدف إلى بناء نماذج يمكنها توقُّع حدوث التصلب الجانبي الضموري، وليس هذا فحسب، بل نخطط أيضًا لاستخدام الأسلوب ذاته مع أمراض عصبية أخرى من أجل فهم أسبابها.