مسح جيني لمقاومة أدوية السرطان، وأقوى صاروخ في العالم

• مسح جيني لمقاومة أدوية السرطان، وأقوى صاروخ في العالم

أداة جديدة تعتمد تقنية كريسبر تكشف عن الجينات المسؤولة عن مقاومة أدوية العلاج الكيميائي. نتحدث مع العالم الذي يقف وراء هذا الاكتشاف الخاص بالسرطان. بالإضافة إلى كيفية استخدام الفراشات لأنماط أجنحتها لإرباك المفترسات والهروب منها؛ ولماذا أعلنت فيجي حالة الطوارئ الوطنية لمواجهة فيروس نقص المناعة البشرية؛ وكيف يغذي إطلاق صاروخ «ستارشيب» التابع لشركة «سبيس إكس» سباق العودة إلى القمر.

01:01 - مسح جيني قائم على تقنية كريسبر لمقاومة أدوية السرطان

مسح جيني قائم على تقنية كريسبر لمقاومة أدوية السرطان، إيدي لا ماركا، معهد أوليفيا نيوتن-جون لأبحاث السرطان

طوّر علماء في أستراليا نظاماً يعتمد على أداة التعديل الجيني «كريسبر» لتفعيل كل جين في الجينوم على حدة، بهدف اكتشاف كيفية اكتساب الخلايا السرطانية مقاومة ضد أدوية العلاج الكيميائي. وتستند الفكرة إلى أن السرطانات غالباً ما تزيد من نشاط جينات معينة، وإذا تمكنا من تحديد هذه الجينات بدقة، فيمكننا ربط تلك التغيرات بالاستجابة للأدوية والتنبؤ بالعلاجات الأكثر ترجيحاً للنجاح. يعمل إيدي لا ماركا في معهد أوليفيا نيوتن-جون لأبحاث السرطان، وقد تحدث مع كريس سميث...

إيدي - يتمثل المحور الأساسي لأبحاثنا في محاولة فهم كيفية اكتساب السرطانات مقاومة للأدوية المختلفة. السرطانات تشبه إلى حد ما كائناً حياً داخل كائن حي آخر، وهو نحن للأسف في معظم الأحيان. إنها تتطور، مما يعني أن جيناتها تتغير بمرور الوقت استجابةً للظروف المختلفة. وفي بعض الحالات، قد تكون تلك الحالة دواءً يُعالج به المريض.

كريس - هذا في الأساس تطبيق لمبدأ البقاء للأصلح في حالة السرطان؛ فنحن نهاجمه بوسائل شتى تشمل الأدوية أو جهازنا المناعي، ويتطور السرطان لتجاوز أي حصار أو تهديد يفرضه هذا التحدي.

إيدي - هذا صحيح تماماً. وهذا ما يجعل علاج السرطان شديد الصعوبة، وهو أحد الأسباب التي دفعتنا لابتكار هذه الأداة الجديدة لمساعدتنا على فهم كيفية تغير السرطانات بشكل أفضل قليلاً.

كريس - كيف تعمل هذه الأداة؟

إيدي - الأداة التي صممناها هي ما يُعرف بـ «مكتبة دلائل كريسبر». وما تقوم به هو استهداف كل جين في الجينوم وتفعيله.

كريس - هل الفكرة إذن هي أنه من خلال استعراض الجينوم جيناً تلو الآخر وزيادة نشاط بعض الجينات، إذا كان جين معين يلعب دوراً عبر فرط نشاطه في جعل السرطان أكثر عدوانية أو مقاومة للعلاج وما إلى ذلك، فإن هذا سيمكنكم من الكشف عن مساهمة ذلك الجين؟

إيدي - صحيح تماماً، نعم. وخير مثال على ذلك هو آلية عمل الأدوية؛ ففي المعتاد، يستهدف الدواء بروتيناً معيناً ويمنعه من أداء وظيفته. وأحد البروتينات التقليدية التي استهدفناها في تجاربنا هو بروتين يُدعى BCL2، وهو ما نطلق عليه بروتيناً معززاً للبقاء. تقنياً، ما يفعله هذا البروتين هو منع الخلايا من الموت عندما تتلقى إشارات طبيعية تأمرها بالتحلل. لذا فإن الدواء الذي نستخدمه ويُدعى «فينيتوكلاكس»، والذي يُستخدم في علاج أنواع مختلفة من سرطانات الدم، يستهدف بروتين BCL2 بشكل أساسي ويثبطه. فإذا قمت بتفعيل جين BCL2، فقد ينتهي بك الأمر إلى خلية تحتوي على كمية فائضة جداً من هذا البروتين لأن الجين نشط وينتج المزيد منه، فلا تكفي كمية الفينيتوكلاكس المتاحة لتثبيطه بالكامل، وبالتالي ستنجو تلك الخلية في حين كان مصيرها الموت سابقاً، وهذا تحديداً ما أظهره المسح باستخدام مكتبتنا الجديدة. هذه أشياء كنا نعرفها مسبقاً، لذا فقد أثبتت لنا أن أداتنا تعمل بكفاءة. وكان من الرائع تأكيد هذه الجينات المعروفة التي يجعل تفعيلها الخلية مقاومة للفينيتوكلاكس، ولكننا اكتشفنا أيضاً جينات أخرى لم تكن معروفة من قبل، وكان ذلك إنجازاً مميزاً للغاية.

كريس - إلى أين يقودنا هذا التقدم؟ هل يمكّننا هذا من دراسة حالة المريض وتحديد مدى احتمالية استجابته أو مقاومته مستقبلاً لدواء معين، لنتمكن من توجيه العلاج المستهدف بدقة وفي وقت مبكر؟ هل هذا هو المسار الذي تسعون إليه؟

إيدي - من الجوانب المتميزة في تقنية كريسبر وفحوصاتها كالتي أجريناها، أنه في السابق عندما كانت الشركات تطور دواءً جديداً وتعتقد أنه سيعمل بآلية معينة، كانت تعطيه للمرضى، ولأن السرطان دائم التطور كما أشرنا، كان بعض المرضى يستجيبون للدواء في البداية ثم ينتكسون، وهو ما حدث تماماً مع الفينيتوكلاكس عند ابتكاره. أما ما تتيحه تقنية كريسبر الآن فهو إمكانية استخدام مكتبة كريسبر التي تستهدف الجينوم بأكمله — حيث يمكن في حالتنا تفعيل كافة الجينات، أو تعطيلها بالكامل — وتطبيق ذلك الدواء على نموذج للمرض لمعرفة الجينات التي تجعل الخلايا مقاومة لهذا الدواء حتى قبل إعطائه للمرضى. وبعد ذلك، عند فحص جينومات المرضى لتحديد الجينات المفعلة أو المحذوفة في سرطاناتهم، يمكن التنبؤ بدقة بما إذا كان هذا الدواء سينجح مع المريض أم لا.

05:59 - الفراشات تستخدم الخداع البصري لتضليل المفترسات

الفراشات تستخدم الخداع البصري لتضليل المفترسات، جوليون تروشيانكو، جامعة إكستر

خلال الحرب العالمية الأولى، أجرت البحرية الملكية البريطانية تجارب على سفن طُليت بأنماط مبهرة مستوحاة من خطوط الحمر الوحشية، وأُطلق عليها اسم «سفن التمويه الإبهاري». استندت الفكرة إلى أن الألوان والأنماط شديدة التباين تسبب ارتباكاً في الرؤية لدى المفترسات، مما يصعب تحديد موقع الفريسة بدقة. ولم يُوثق آنذاك مدى نجاح هذا التكتيك في البحر، لكن علماء في جامعة إكستر يرون الآن أن الأنماط الزاهية على أجنحة الفراشات، مقترنة بحركات الرفرفة، تساعدها على توليد حالة من عدم اليقين في الأنظمة البصرية للطيور، مما يصعب عليها التنبؤ بمسار حركة الحشرة ويتيح للأخيرة الإفلات. وتساعد هذه النتائج — المنشورة في مجلة «نيتشر» — في فهم ألوان وأنماط أنواع أخرى من الحيوانات أيضاً. تحدث جوليون تروشيانكو مع كريس سميث…

جوليون - كنا نبحث في كائن مألوف للجميع: الفراشات. فعلى الرغم من محاولات علماء الأحياء على مدار 200 عام لتفسير سبب امتلاك الفراشات لهذه الأشكال والخطوط، إلا أننا لم نصل إلى نتائج حاسمة. ومن المثير للاهتمام هنا في أوروبا أن لدينا نحو 400 نوع من الفراشات، لكن القليل جداً منها سام. لذا فإن تلك الإشارات البصرية التي تطلقها بأجنحتها، والتي نظن أحياناً أنها تشبه إشارات الضفدع السام للتحذير من سميتها، لا تنطبق على معظم هذه الأنواع. فلماذا تتمتع بكل هذه الألوان الزاهية؟ نحن نختبر فرضية أن هذه الخطوط والأنماط تسهم في الدفاع أثناء الطيران. فعندما تكون الفراشة طائرة، يسهل على الطائر رصدها، ولا يمكنها إخفاء حركتها ككائن طائر. لكن ما تستطيعه هو محاولة حماية نفسها عبر تفادي الهجوم في اللحظة الأخيرة، وهذا ما نعتقد أن أنماط الأجنحة تحققه.

كريس - كيف قمتم بإثبات ذلك؟ وما الذي فعلتموه؟

جوليون - قمنا بتصميم نموذج حاسوبي يماثل كيفية معالجة العيون والأدمغة للحركة؛ فعندما يتحرك مجسم ما، يدرك الدماغ حركته صعوداً أو هبوطاً أو يمنة أو يسرة. والمثير بخصوص الطيور أنها تبصر العالم بسرعة تزيد عن سرعتنا بنحو الضعف. لذا طورت هذا النموذج الحاسوبي لمحاكاة الرؤية الحركية لدى الطيور. وكان أول مقطع فيديو اختبرته هو لفراشة أثناء إقلاعها. وعلى الرغم من أن الفراشة كانت تصعد للأعلى، إلا أن النموذج أظهر تدفقاً هائلاً لطاقة الحركة المتجهة للأسفل، مشيراً إلى أنها تتحرك هبوطاً بالقدر ذاته تقريباً الذي تصعد به، وهو أمر شديد الإرباك. وهذا يوضح ما يحدث في الواقع؛ إذ تولد أنماط أجنحة الفراشات خداعاً بصرياً مذهلاً يجعلها تبدو في لحظات معينة وكأنها تطير للوراء بدلاً من الأمام.

كريس - إلى أي مدى يعود هذا التأثير إلى النمط اللوني ذاته مقابل نمط الحركة ذاتها؟ فهناك عاملان يتزامنان عند طيران الفراشة: عرض هذا النمط المتغير والمتباين الذي يؤثر في النظام البصري، وحركتها بسرعة وباتجاه معين وبمعدل متغير. فهل تعمل هذه العوامل معاً أم أن التأثير يعود للنمط وحده؟

جوليون - تعمل هذه العوامل معاً بصورة وثيقة. وقد تمكنا في بحثنا من تفكيك حركة الطيران القائمة على الرفرفة؛ حيث استطعنا افتراضياً تجريد الأجنحة من أنماطها ودراسة مقدار الإرباك الحركي إذا كانت الفراشة بلون أبيض أو أسود أو رمادي خالص، ومقارنة ذلك بوجود الأنماط، ومقارنته أيضاً بحالة انعدام حركة الجناح أثناء الانزلاق الهوائي. ففي حالة الانزلاق، تنعدم تماماً طاقة الحركة العكسية. ولكن بمجرد تحريك الأجنحة، حتى مع غياب الأنماط، يتولد قدر كبير من الإرباك البصري؛ إذ إن حركة ثني الأجنحة وحدها تكفي لإرباك نظام الرؤية لدى الطائر، وعند إضافة البقع والخطوط، يصبح التأثير مضاعفاً وأكثر قوة.

كريس - ولكن كيف تتأكد من أنك لا تنتج نتائج تلائم نموذجك فحسب؟ وكيف تثبت أن النموذج يمثل بدقة كيفية معالجة النظام البصري للطائر للرؤية والحركات والأنماط المتغيرة كما تستغلها الفراشات؟

جوليون - هذا سؤال في غاية الأهمية. لا بد من التوضيح أن النماذج العلمية تمثل تبسيطاً للواقع وليست مطابقة له تماماً، وتكمن قيمتها في مدى فائدتها. ونموذجنا لرؤية الطيور هو بالضرورة تبسيط للواقع، لذا كان من الضروري إجراء تحقق عملي. ولأسباب أخلاقية وعملية، لا يمكننا وضع الطيور والفراشات في قفص وتدريب الطيور على اصطيادها أثناء الطيران، إذ إنها تطاردها عادة على الأرض. لذا استعنا بمتطوعين من البشر كبديل، وكان هذا الجزء بالغ التعقيد؛ حيث صممنا شاشات تعرض مقاطع لفراشات تطير بسرعة وكان على المتطوعين محاولة لمسها واصطيادها على شاشات اللمس. واستخدمنا شاشات وكاميرات ذات معدل إطارات فائق السرعة، مع معالجة مقاطع الفيديو مسبقاً لعرض البيانات بالسرعة التي تدركها الطيور ولكن بنطاق رؤية الإنسان. وعند اختبار الفراشات ذات الأنماط المربكة للحركة، أظهرت النتائج قدرة فائقة على تفادي الهجمات؛ إذ انحرفت الضربات باستمرار بعيداً عن أجزاء الجسم الحيوية، وأحدثت تشتتاً واسعاً في دقة المحاولات، مما يجعل من الصعب جداً على المفترس التعلم والتكيف؛ فالإخفاق لم يكن في اتجاه واحد دائماً، بل توزع تارة للأمام وتارة للخلف، مما شكل استجابة بالغة الصعوبة والتعقيد.

كريس - إذن، يولد النمط الحركي المتغير تشويشاً على النظام البصري للمفترس، مما يصعب عليه التنبؤ بمكان الاندفاع لاعتراض الفريسة فيخطئ الهدف. ولأن هذا التشويش دائم التغير، يعجز المفترس عن تطوير استراتيجية ثابتة للاعتراض.

جوليون - بالضبط، فالطبيعة غير القابلة للتنبؤ هي جوهر الحماية. ولهذا فضلنا استخدام مصطلح «إرباك الحركة» بدلاً من «الإبهار الحركي»، نظراً لوجود آلية محددة تفسر صعوبة تجاوز هذه الاستراتيجية الدفاعية.

كريس - هل ترى إمكانية لتطبيق هذه النتائج عملياً؟ كأن نستفيد من نموذج الرؤية هذا في تطوير أساليب تمويه متقدمة أو تطبيقات عسكرية، أو مساعدة علماء البيئة على دراسة الطبيعة دون لفت الانتباه؟

جوليون - بالتأكيد. اهتمامي الأساسي كعالم أحياء ينصب على دراسة كائنات أخرى قد تستخدم أنماطاً مماثلة أثناء الحركة كالحيوانات المائية والطيور والسحالي والحشرات، فالكثير منها لا يستطيع تفادي الرصد أثناء حركته. والبيولوجيا دائماً ما تبتكر حلولاً مذهلة لمثل هذه التحديات. ومن ناحية التطبيقات، نتطلع أيضاً إلى مجالات السلامة المرورية؛ إذ نعلم أن الأنماط الوامضة والمخططة غير المريحة بصرياً قد تؤثر سلباً على السائقين وتعيق رؤية المشاة، ونأمل أن يسهم هذا النموذج في معالجة مثل هذه التحديات.

14:27 - شخص من بين كل 60 مصاب بالإيدز في فيجي: إعلان حالة طوارئ وطنية

شخص من بين كل 60 مصاب بالإيدز في فيجي: إعلان حالة طوارئ وطنية، بوغوما تيتانجي، جامعة إيموري

أعلنت فيجي حالة الطوارئ الوطنية إثر الارتفاع الحاد في الإصابات بفيروس نقص المناعة البشرية، حيث قفزت المعدلات بنسبة 1500% خلال السنوات الخمس الماضية، مع ترجيحات بإصابة بالغ من بين كل 60 شخصاً في هذه الدولة الجزرية. ويعزو المسؤولون ذلك إلى تعاطي المخدرات والممارسات غير الآمنة وتشارك الإبر وظاهرة سحب الدم وإعادة حقنه بين المتعاطين