الكشف عن أسرار الجسم المضاد البشري

باستخدام تسلسل الجينات المتطورة وتقنيات الحوسبة ، حقق الباحثون في المركز الطبي بجامعة فاندربيلت (VUMC) ومركز سان دييغو للكومبيوتر الفائق أول لمحة من نوعها حول كيفية استجابة جهاز المناعة للجسم لمحاربة العدوى.

النتائج التي توصلوا إليها ، نشرت هذا الأسبوع في مجلة طبيعةيمكن أن يساعد في تطوير "تصميم لقاح عقلاني" ، وكذلك تحسين الكشف والعلاج والوقاية من أمراض المناعة الذاتية والأمراض المعدية والسرطان.

وقال وين كوف ، الرئيس التنفيذي لمشروع اللقاحات البشرية ، الذي قاد الجهود البحثية: "بسبب التطورات التكنولوجية الحديثة ، لدينا الآن فرصة غير مسبوقة لتسخير قوة جهاز المناعة البشري من أجل إحداث تحول جذري في صحة الإنسان". اصدار جديد.

ركزت الدراسة على خلايا الدم البيضاء المنتجة للأجسام المضادة والتي تسمى الخلايا البائية. تحمل هذه الخلايا مستقبلات على شكل Y ، مثل الهوائي المجهر ، يمكنها اكتشاف مجموعة هائلة من الجراثيم والغزاة الأجانب الآخرين.

يفعلون ذلك عن طريق الاختيار العشوائي والتلاقي معاً مع متواليات فريدة من النكليوتيدات (كتل بناء الحمض النووي) المعروفة باسم المستقبلات "clonotypes". وبهذه الطريقة ، يمكن لعدد صغير من الجينات أن يؤدي إلى تنوع لا يصدق في المستقبلات ، مما يسمح لنظام المناعة بالتعرف على أي كائن ممرض جديد تقريبًا.

إن فهم كيفية عمل هذه العملية بالضبط كان أمرًا شاقًا. "قبل العصر الحالي ، افترض الناس أنه سيكون من المستحيل القيام بمثل هذا المشروع لأن نظام المناعة كبير من الناحية النظرية" ، قال جيمس كرو جونيور MD ، مدير مركز فاندربيلت لللقاح والمؤلف الرئيسي للورقة.

"هذه الورقة الجديدة تظهر أنه من الممكن تحديد جزء كبير ،" قال كرو ، "لأن حجم مرجع مستقبلات الخلايا B لكل شخص هو صغير بشكل غير متوقع."

وعزل الباحثون خلايا الدم البيضاء من ثلاثة بالغين ثم استنسخوا وتسلسلوا حتى 40 مليار خلية ب لتحديد أنماطهم. كما قاموا بتسلسل مستقبلات الخلايا البائية من دم الحبل السري من ثلاثة رضع. هذا العمق التسلسلي لم يتحقق من قبل.

ما وجدوه كان تواتراً عالياً بشكل مدهش من الأنماط المشتركة. "لقد كان التداخل في تتابعات الأجسام المضادة بين الأفراد عالية بشكل غير متوقع" ، أوضح كرو ، "حتى تظهر بعض متواليات الجسم المضاد المتطابقة بين البالغين والأطفال في وقت الولادة".

إن فهم هذه القواسم المشتركة أمر أساسي لتحديد الأجسام المضادة التي يمكن أن تكون أهدافًا للقاحات والعلاجات التي تعمل بشكل أكثر شمولًا عبر المجموعات السكانية.

مشروع اللقاحات البشرية هو عبارة عن شراكة غير ربحية بين القطاعين العام والخاص لمراكز الأبحاث الأكاديمية والصناعة والمنظمات غير الربحية والوكالات الحكومية التي تركز على الأبحاث من أجل تطوير الجيل التالي من اللقاحات والعلاجات المناعية. كانت هذه الدراسة جزءًا من برنامج Immunome البشري ، الذي يهدف إلى فك رموز الأسس الجينية لجهاز المناعة.

كجزء من كونسورتيوم فريد تم إنشاؤه من قبل مشروع اللقاحات البشرية ، قام مركز سان دييغو للحوسبة الفائقة بتطبيق قدرته الكبيرة على الحوسبة للعمل مع عدة تيرابايت من البيانات. أحد المبادئ الأساسية للمشروع هو دمج الطب الحيوي والحوسبة المتقدمة.

"إن مشروع اللقاحات البشرية يسمح لنا بدراسة المشاكل على نطاق أوسع مما هو ممكن عادة في مختبر واحد ، كما أنه يجمع بين مجموعات قد لا تتعاون عادة" ، قال روبرت سينكوفيتس ، دكتوراه ، الذي يقود جهود التطبيقات العلمية في سان دياجو سوبر كومبوتر سنتر.

يجري العمل التعاوني الآن لتوسيع نطاق هذه الدراسة لتسلسل مناطق أخرى من الجهاز المناعي ، والخلايا البائية من كبار السن ومن أجزاء مختلفة من العالم ، وتطبيق خوارزميات تحركها الذكاء الاصطناعي لمزيد من مجموعات البيانات من أجل الحصول على رؤى.

ويأمل الباحثون أن يؤدي الاستجواب المستمر لجهاز المناعة في نهاية المطاف إلى تطوير لقاحات وعلاجات مناعية أكثر أمانًا وموجهة الهدف تعمل عبر السكان.

وقال كوف: "يعد فك نظام المناعة البشرية أمرا محوريا لمواجهة التحديات العالمية للأمراض المعدية وغير المعدية ، من السرطان إلى الزهايمر إلى الأنفلونزا الوبائية". "تمثل هذه الدراسة خطوة رئيسية نحو فهم كيفية عمل نظام المناعة البشري ، مما يمهد الطريق لتطوير الجيل التالي من المنتجات الصحية من خلال التقارب بين علم الجينوم وتقنيات مراقبة المناعة مع التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي."

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *