تم نشر البحث، وهو تعاون بين باحثين من الجامعة العبرية وستانفورد وجامعة تل أبيب، في 11 مايو في مجلة Nature Genetics المرموقة.
آفي بيليزوفسكي
الرابط المباشر لهذه الصفحة: https://www.hayadan.org.il/huji230503.html
سينشر الباحثون في كليتي راشيل وسليم بنين للهندسة وعلوم الكمبيوتر في الجامعة العبرية نتائج دراسة مبتكرة هذا المساء حول التحديد المنهجي لآليات التحكم في العمليات داخل الخلايا. وكانت الدراسة، التي نشرت في مجلة Nature Genetics المرموقة تم إجراؤه من قبل مجموعة البيولوجيا الحاسوبية للدكتور نير فريدمان من الجامعة العبرية، بالتعاون الوثيق مع علماء الأحياء وعلماء الكمبيوتر من جامعة ستانفورد وجامعة تل أبيب.
ووفقا للدكتور نير فريدمان، أحد منظمي برنامج الدراسة في علم الأحياء الحسابي، "يعد هذا البحث خطوة مهمة نحو التحديد التلقائي لآليات التحكم في الخلية بمساعدة الأدوات الحسابية. وآمل أن ينجح هذا البحث يؤدي إلى اكتشافات من شأنها تسريع تطوير أدوية للأمراض الناجمة عن تلف عمليات التحكم في الخلية، مثل السرطان الذي يتميز بالانقسام غير المنضبط للخلايا.
تمثل نتائج الدراسة قفزة إلى الأمام في تحليل البيانات على مستوى الجينوم بأكمله. يقول الدكتور نير فريدمان، الذي يتعاون مع علماء الأحياء في أبحاث سرطان الرئة والتصلب المتعدد، إنه بفضل الطريقة الحسابية الجديدة سيكون من الممكن تحديد آليات السيطرة التي تعطلت في هذه الأمراض. هذا الفهم مهم للبحث الذي يحاول معرفة كيفية الوقاية من هذه الأمراض.
ويوضح الدكتور فريدمان أن "هذا البحث يعتمد على مجال جديد نسبياً وهو علم الأحياء الحسابي، أو المعلوماتية الحيوية. ويجمع هذا المجال بين العلوم الحسابية، مثل الرياضيات والإحصاء والكمبيوتر، وعلوم الحياة لحل المشكلات البيولوجية التي تتطلب تطوير العلوم". التقنيات الحسابية المتقدمة يعد مشروع الجينوم البشري المكتمل مؤخرًا مثالاً على مجموعة ضخمة من البيانات التي كان من الضروري تطوير مثل هذه التقنيات لها، وقد اكتسب هذا المجال المبتكر زخمًا في العقد الماضي بسبب تطور العديد من التقنيات الخاصة بالأبحاث البيولوجية التي تقوم بإجراء قياسات تجريبية على نطاق واسع، وأن كتلة البيانات التي توفرها يجب أن يتم تحليلها على الكمبيوتر، ويجب التوضيح أن التحليل اليدوي لا يمكنه التعامل مع كتلة ضخمة من البيانات، وبالتالي هناك حاجة إلى أداة حسابية متقدمة ومعقدة."
يقوم البحث الحالي بتحليل المعلومات المستمدة من التكنولوجيا الموجودة اليوم الخاصة بالمرافق الصغيرة التي تسمح بنوع من اللقطة للجينات الموجودة في الخلية. في أي حالة معينة، تستخدم الخلية الحية جزءًا صغيرًا فقط من آلاف الجينات الموجودة فيها. توفر التكنولوجيا الحالية في تجربة واحدة قياسات لمستوى استخدام كل جين من الجينات. من خلال إجراء تجارب على خلايا الخميرة، الموجودة في حالات مختلفة، من الممكن قياس مستويات الاستخدام النموذجية لهذه الحالات.
إن فهم الحياة على المستوى الأساسي يعني توصيف الطريقة التي تنظم بها الخلية العمليات التي تجري فيها، مثل: تحديد الوحدات الوظيفية التي يتكون منها الجهاز الخلوي، وإيجاد الجينات التي تتحكم في تنشيط وضبط كل وحدة وظيفية و الظروف التي تتم فيها هذه السيطرة. حتى يومنا هذا، يعتبر توصيف عمليات التحكم في الخلية من خلال التكنولوجيا الموجودة مشكلة لم يتم حلها.
يستخدم النهج المبتكر الذي طوره الدكتور فريدمان وزملاؤه التطورات من مجال التعلم الحسابي، والذي يركز على فهم الشرعية والسببية من قواعد البيانات. وقام الباحثون ببناء نظام حسابي يعالج المعلومات من التكنولوجيا الموجودة اليوم ويستنتج منها القوانين بخصوص أي جين مسؤول عن عملية تحكم معينة في الخلية ما هي عملية التحكم ماذا يحدث في الخلية ومتى تحدث عملية التحكم في الخلية هكذا يقوم الكمبيوتر بتسمية وظيفة كل جين تلقائيا؟ السيطرة، سواء من حيث العمليات التي يكون مسؤولاً عنها أو من حيث الظروف التي يعمل فيها.
سمح النهج الحسابي الفريد للباحثين بصياغة عدد كبير من التنبؤات البيولوجية حول نتائج التجارب المستقبلية وحول الجينات التي لم تكن وظيفتها معروفة. تم التحقق من التوقعات في العديد من التجارب التي أكدت الوسم الوظيفي للجينات التي لم تكن وظيفتها معروفة حتى الآن. تؤكد هذه النتائج النهج الحسابي، وتسمح بالاعتماد عليه لتحديد آليات التحكم داخل الخلايا من بيانات استخدام الجينات.
https://www.hayadan.org.il/BuildaGate4/general2/data_card.php?Cat=~~~531663759~~~25&SiteName=hayadan
