تقوم شركة Outer Biosciences الآن بتغذية نماذج تعلم الآلة بجلد بشري حي — يتم حصاده من الأنسجة الجراحية المستبعدة ويتم الحفاظ على حيويته لأكثر من شهر. وتأمل الشركة الناشئة في جعل تنبؤات اكتشاف الأدوية وطب الأمراض الجلدية أكثر موثوقية بكثير. وتعمل خطوط إنتاجها التي تمتد لعامين على نقل الأنسجة من غرف العمليات إلى المختبر في غضون ساعات، وهي سرعة تقول الشركة إنها تحافظ على السلوك الطبيعي للخلايا.
لماذا تقصر مجموعات البيانات القديمة عن تلبية الاحتياجات
طوال معظم تاريخ التكنولوجيا الحيوية الحديث، اعتمد الباحثون على النماذج الحيوانية أو خطوط الخلايا المستزرعة لتدريب الأدوات الحسابية. هذه الأنظمة رخيصة وسهلة التعامل، لكنها نادراً ما تجسد التعقيد الكامل للجلد البشري — وهو عضو متعدد الطبقات يحتوي على خلايا مناعية، ونهايات عصبية، وتفاعلات الميكروبيوم، واستجابة ديناميكية للهرمونات والتوتر. هذا التفاوت يجبر مطوري الأدوية على إجراء جولات متعددة من الاختبارات الحيوانية والتجارب البشرية، مما يؤدي إلى تضخم التكاليف وإطالة الجداول الزمنية.
تضع Outer Biosciences نفسها كجسر لسد هذه الفجوة. فمن خلال استخدام أنسجة لم يتم تغييرها قط في أطباق المختبر، تعتقد الشركة أن ذكاءها الاصطناعي يمكنه تعلم أنماط غير مرئية للنماذج الاصطناعية. "البيانات الحية" هي العبارة التي يستخدمها الفريق لوصف الفرق بين لقطة ثابتة لخط خلوي وشريحة نسيجية تتفاعل باستمرار ولا تزال تتواصل مع بيئتها.
من غرفة العمليات إلى الخوارزمية
يتناسب التحدي اللوجستي مع التحدي العلمي. توفر Outer Biosciences الجلد الذي قد يتم التخلص منه لولا ذلك أثناء إجراءات مثل عمليات شد البطن أو استئصال الثدي. وتوثق البنوك الحيوية غير الربحية والتجارية، التي تعمل تحت إشراف مجلس المراجعة المؤسسية (IRB)، موافقة المتبرعين على الاستخدام البحثي. وبمجرد أن تحدد المستشفى عينة مناسبة، تقوم شبكة البريد السريع التابعة للشركة بالتقاطها ونقلها في حاويات يتم التحكم في درجة حرارتها، وتسليمها إلى منشأة معالجة في غضون ساعات قليلة.
في المختبر، يوضع الجلد في نظام تروية يحاكي تدفق الدم، مما يحافظ على حيوية الخلايا لمدة تصل إلى 30 يوماً. وخلال هذه الفترة، يلتقط الفريق صوراً عالية الدقة، وبيانات علم النسخ (transcriptomics) وعلم البروتينات (proteomics) في نقاط زمنية متعددة. وتغذي هذه المجموعة من البيانات متعددة الوسائط مسارات التعلم العميق التي تتنبأ بكيفية تفاعل النسيج مع المركبات الكيميائية، أو التعرض للأشعة فوق البنفسجية، أو المحفزات الالتهابية.
الأشخاص الذين يححركون العجلة
يجلب المؤسس المشارك والرئيس التنفيذي مايكل بولانسكي خلفية رياضية من جامعة هارفارد وسجلاً حافلاً في توسيع العمليات المعقدة، من محافظ رأس المال الاستثماري إلى الجولات الموسيقية العالمية. ويوجه كبير العلماء كيونغ جين جانغ، المتخصص في بيولوجيا الجلد، الجانب التجريبي، بينما يبني المدير التقني كريس هينوزا منصة هندسة البيانات التي تربط بين تدفقات التصوير والجزيئات. ويضم مجلس الإدارة أيقونة الثقافة الشعبية ليدي غاغا، التي تترأس أيضاً العلامة التجارية لمستحضرات التجميل Haus Labs، وهي مشروع يتشارك الموارد البحثية مع Outer Biosciences.
تمنح هذه الروابط العابرة للصناعات الشركة الناشئة كلاً من رأس المال لبناء شبكة لوجستية متخصصة وسوقاً جاهزة للتطبيقات المبكرة. فعلى سبيل المثال، يمكن لشركة Haus Labs اختبار تركيبات جديدة على منصة الأنسجة الحية قبل الانتقال إلى المتطوعين البشر، مما قد يقلص أسابيع من دورة تطوير المنتجات النموذجية.
ما هو على المحك
إذا ارتقى هذا النهج إلى مستوى وعوده، فقد تتمكن شركات الأدوية من تقليل عدد الدراسات الحيوانية المطلوبة للفحص في المراحل المبكرة، مما يقلل التكاليف والمخاوف الأخلاقية على حد سواء. وقد تحصل عيادات الأمراض الجلدية على أدوات ذكاء اصطناعي تتنبأ بكيفية استجابة جلد المريض لكريم موصوف، مما يتيح خطط علاج شخصية حقاً. كما يمكن لمجتمع الذكاء الاصطناعي الأوسع الاستفادة من مجموعة تدريب أغنى وأكثر واقعية تدفع حدود البيولوجيا التنبؤية.
يثير هذا النموذج تساؤلات حول القابلية للتوسع والخصوصية. فجمع الأنسجة من الجراحة يعتمد على المستشفيات والمتبرعين الراغبين في المشاركة، وقد تشهد سلسلة التوريد اختناقاً مع ارتفاع الطلب. وبينما تعمل البنوك الحيوية تحت إشراف مجلس المراجعة المؤسسية (IRB)، يمكن نظرياً ربط الملفات الجزيئية التفصيلية بالأفراد إذا حدث خلل في ممارسات التعامل مع البيانات. ويجادل النقاد بأنه حتى مع وجود الموافقة، فإن الاستغلال التجاري للأنسجة المستبعدة يتجاوز خطاً أخلاقياً رفيعاً.
وجهة نظر معارضة: هل لا تزال العضويات (organoids) تلعب دوراً؟
يحذر العلماء الذين يطورون العضوانيات (organoids) — وهي تجمعات خلوية ثلاثية الأبعاد تُزرع في المختبر لمحاكاة وظائف الأعضاء — من التخلي عن هذه النماذج تمامًا. يمكن إنتاج العضوانيات من الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات لمريض واحد، مما يوفر منصة مخصصة دون الحاجة إلى أنسجة جراحية طازجة. كما تتيح للباحثين دراسة العمليات التنموية على مدار أشهر، وهو أمر لا تستطيع شريحة الجلد التي تبلغ مدة صلاحيتها 30 يومًا القيام به. وتقر Outer Biosciences بأن منصتها ليست بديلاً شاملاً، بل هي مصدر تكميلي لبيانات عالية الدقة لأسئلة محددة تكون فيها البنية الأصلية للجلد هي الأكثر أهمية.
الطريق نحو المستقبل
تجري Outer Biosciences حاليًا دراسات تجريبية مع العديد من شركاء التكنولوجيا الحيوية، لاختبار القدرة التنبؤية لنماذجها مقابل نتائج الأدوية المعروفة. وتشير النتائج الأولية، التي تمت مشاركتها فقط في الإيجازات الداخلية، إلى وجود ارتباط أعلى ببيانات التجارب السريرية مقارنة بالتنبؤات المماثلة القائمة على العضوانيات. وتخطط الشركة لتوسيع نطاق جمع الأنسجة ليشمل أنواعًا أخرى من الأعضاء، على الرغم من أن كل نوع سيجلب تحدياته اللوجستية الخاصة.
لم تصدر الجهات التنظيمية بعد توجيهات محددة بشأن نماذج الذكاء الاصطناعي المدربة على أنسجة بشرية حية، ولكن من المرجح أن يتقاطع الإطار الناشئ لإدارة الغذاء والدواء (FDA) للأجهزة الطبية القائمة على الذكاء الاصطناعي مع عمل Outer. وتقول الشركة الناشئة إنها تعد الوثائق التي تلبي معايير خصوصية البيانات وتوقعات الوكالة بشأن الشفافية الخوارزمية.
الخلاصة
لقد حولت Outer Biosciences إنجازًا لوجستيًا — وهو نقل الجلد البشري الطازج من غرفة العمليات إلى المختبر في غضون ساعات — إلى محرك بيانات يمكن أن يجعل تنبؤات الذكاء الاصطناعي بشأن الأدوية وصحة الجلد أكثر موثوقية. سيعتمد نجاح هذا المشروع على قدرتها على ضمان استمرار تدفق الأنسجة، وحماية خصوصية المتبرعين، وإثبات أن "البيانات الحية" تتفوق فعليًا على النماذج الاصطناعية الحالية. وإذا نجحت في ذلك، فقد يمتد الأثر ليشمل قطاعات الأدوية ومستحضرات التجميل وطب الجلد السريري، مما يعيد تشكيل كيفية تدريب الآلات على فهم جسم الإنسان.