الذكاء الاصطناعي يفك شفرة مفتاح إقلاع الجينات البشرية في الحمض النووي

كشف علماء من جامعة كاليفورنيا بسان دييغو عن إنجاز بيولوجي من الطراز الأول: استخدموا الذكاء الاصطناعي لفك رموز أحد أهم مفاتيح التعبير الجيني في جسم الإنسان، وهو ما يُعرف بـ"العنصر المُبادر"، الذي ظلّ لعقود بعيداً عن متناول أدوات التحليل التقليدية.

العنصر المُبادر بنية جينية خاصة في الحمض النووي تُحدد النقطة التي تنطلق منها عملية التعبير الجيني، أي الموضع الذي يبدأ منه جهاز الخلية في قراءة الجين لإنتاج البروتين المطلوب. وقد وفّر هذا العنصر ميزة تطورية مهمة، إذ يُتيح للخلايا ضبط دقيق في توقيت تشغيل الجينات وإيقافها استجابةً للمؤثرات البيئية والتنموية.

قاد الدراسةَ الأستاذُ جيمس كادوناغا، فيما تولّت الطالبة الدكتورية توري راين-كاريج تدريبَ النماذج على نتائج تسلسل الحمض النووي عالي الإنتاجية. درس الفريق نحو 500 ألف تسلسل جيني مختلف ليُحدد البصمة التركيبية للعنصر المُبادر في الجينات البشرية، ونجح في تحديده في ما يُقارب 60% من الجينات.

قال كادوناغا: "وفّرت نماذج الذكاء الاصطناعي، للمرة الأولى، تنبؤات قوية بوجود العنصر المُبادر أو غيابه في الجينات البشرية، وبات بإمكاننا فك شفرة النمط التسلسلي للحمض النووي الذي يُحدده".

الأهم من الاكتشاف ذاته هو انعكاساته الطبية: معرفة البنية الدقيقة لهذا العنصر ستُمكّن الباحثين من التنبؤ بأثر الطفرات الجينية التي تصيبه، وكيف قد تُخلّ بعملية التعبير الجيني وتُفضي إلى أمراض كالسرطان. يصف كادوناغا اكتشافه بأنه "جزء صغير لكن مهم" من مشروع أضخم يسعى إلى فك الشفرة الكاملة للتعليمات الجينية التي تتحكم في متى تُشغَّل الجينات وكيف.

تتجلى أهمية هذا الاكتشاف في العالم العربي في ضوء المشاريع الجينومية الطموحة التي تستثمر فيها دول المنطقة: يُعدّ البرنامج السعودي لجينوم الإنسان من أضخم مشاريع التسلسل الجيني على المستوى الوطني، ويهدف البرنامج القطري لجينوم الإنسان إلى تغطية ما يزيد على 250 ألف مشارك. وبالنظر إلى معدلات زواج الأقارب المرتفعة في المجتمعات العربية، التي تُفضي إلى نسب أعلى من الاضطرابات الجينية النادرة، يُمثّل فهم العناصر المُبادرة وأثر طفراتها على التعبير الجيني أداةً بالغة الأهمية لتحديد الأسباب الجذرية لهذه الاضطرابات. وقد يُتيح توظيف هذا الاكتشاف ضمن النماذج اللغوية العربية لتحليل الجينوم تصميمَ علاجات جينية دقيقة تلائم الخصائص الوراثية للسكان العرب.

يُمثّل هذا الإنجاز نموذجاً مشرقاً على كيفية توظيف الذكاء الاصطناعي في تسريع الاكتشاف البيولوجي. فبدلاً من تحليل تسلسلات الحمض النووي يدوياً وهي مهمة تحتاج لعقود وجيوش من الباحثين، أتاحت نماذج التعلم الآلي استخلاص أنماط خافية في أحجام هائلة من البيانات الجينية في وقت وجيز، مما يفتح آفاقاً جديدة لفهم البرمجة الجينية للحياة.