هل يمكن لقياس الصحة المناعية أن يعيد تشكيل الرعاية الطبية؟

يعد جهاز المناعة أمرًا أساسيًا لصحة الإنسان. عندما يفشل، يمكن أن يصبح الناس أكثر عرضة للإصابة بالعدوى والسرطان. وعندما يتم توجيهه بشكل خاطئ، فإنه يمكن أن يهاجم أنسجة الجسم نفسه. ومع تقدم السن، يمكن أن يساهم في الإصابة بالأمراض المزمنة.

يمكن أن يكون لدى الأشخاص من نفس العمر أجهزة مناعية متميزة بشكل لافت للنظر، تتشكل بواسطة الوراثة والعوامل البيئية ونمط الحياة، بما في ذلك تلوث الهواء والتدخين والنظام الغذائي والالتهابات الماضية1,2. تشير الأدلة المتزايدة إلى أن الاختلاف في “العمر البيولوجي” لجهاز المناعة – وهو معدل تقدمه في العمر، والذي يختلف عن العمر الزمني – يهم للصحة. وقد تم ربط هذا الاختلاف بالتنكس العصبي والسرطان ومخاطر الوفاة3.

ومع ذلك، ليس لدى الأطباء طريقة روتينية لقياس مدى صحة الجهاز المناعي لشخص ما. وذلك لأن الجهاز المناعي عبارة عن شبكة ديناميكية يمكن أن تتغير بمرور الوقت. وهو يشمل أعضاء متخصصة تدعم تطور الخلايا المناعية ووظيفتها، بالإضافة إلى الخلايا المناعية التي يمكنها الانتشار في جميع أنحاء الجسم و يقيم في الأنسجة4. تسمح جزيئات الإشارة، مثل السيتوكينات والكيموكينات، لهذه الخلايا والأنسجة المناعية بالتواصل.

توفر الاختبارات السريرية فقط صورة مجزأة لجهاز المناعة. قد يقوم الطبيب بفحص عدد خلايا الدم البيضاء لدى الفرد لتحديد ما إذا كانت الخلايا المناعية المنتشرة عند مستويات مرتفعة أو منخفضة بشكل غير عادي. وقد يقومون أيضًا بقياس المؤشرات الحيوية في الدم مثل بروتين سي التفاعلي، والذي يمكن أن يشير إلى الالتهاب. ولكن لا يقتصر أي من القياسين على حالة صحية معينة، كما أنها لا تشير إلى ما إذا كان الجهاز المناعي ككل مرنًا أو في حالة تدهور، أو ما إذا كان قادرًا على تشكيل استجابة فعالة للعدوى وغيرها من التحديات.

لكن التقدم في علم المناعة، والتنميط الجزيئي، والتصوير الطبي، والذكاء الاصطناعي يفتح إمكانيات جديدة لقياس حالة أجهزة المناعة لدى الناس. لقد تم إعداد المسرح أمام الباحثين لتطوير الجهاز المناعي: توصيف شامل للصحة المناعية عبر الخلايا والأنسجة والأعضاء والتفاعلات الجزيئية (انظر: “تعريف الجهاز المناعي”).

المبادرات البحثية مثل مشروع المناعة البشرية، والذي بدأ أحدنا (JST) في قيادته، في تقديم البيانات المطلوبة. وما لا يزال غير واضح هو ما إذا كان من الممكن استخدام هذه المعلومات لتحسين رعاية المرضى، وكيف يمكن تحقيق ذلك. ما هي القياسات التي تلتقط بشكل أفضل الجوانب المهمة سريريًا للصحة المناعية للشخص؟ ما مدى استقرار هذه المتغيرات مع مرور الوقت؟ والأهم من ذلك، هل يمكن أن يؤدي تقييمها إلى تحسين عملية اتخاذ القرار السريري، وفي النهاية نتائج المرض؟

لن يكون قياس كل جانب من جوانب الجهاز المناعي ممكنًا لكل شخص. وبدلاً من ذلك، يجب على الباحثين محاولة تحديد السمات الرئيسية التي يمكن تقييمها بسهولة في العيادة لتحديد جوانب الجهاز المناعي الضعيفة، أو التي تتراجع بسرعة عندما لا ينبغي أن تكون كذلك. يمكن لمثل هذه التقييمات أن تفتح آفاقًا للوقاية من الأمراض وتوجيه العلاج وطرق مراقبة التدخلات.

على سبيل المثال، قد تمكن هذه الميزات الأطباء من التعرف على حالات الشيخوخة المناعية المتسارعة وتحديد الأفراد الذين يحتاجون إلى مراقبة المرض عن كثب. بالنسبة لعلاج السرطان، يمكن أن تساعد قياسات الصحة المناعية في تحديد الأشخاص الذين من المرجح أن يستفيدوا من العلاجات التي تعتمد على الجهاز المناعي.5,6، وكذلك أولئك الذين لديهم مخاطر عالية من ردود الفعل السلبية.

يمكن أن تساعد مثل هذه القياسات الباحثين أيضًا على فهم السبب الذي يجعل الأشخاص من نفس الأعمار والصحة المتشابهة ظاهريًا لديهم في بعض الأحيان استجابات مختلفة إلى حد كبير لنفس العدوى – وهي ظاهرة كانت معروفة سابقًا. واضح خلال جائحة كوفيد-19. وبالمثل، تختلف استجابات الأجسام المضادة لنفس اللقاح بشكل كبير بين الأفراد2,7. إذا أمكن قياس هذا التباين، فيمكن للأطباء استخدامه لتصميم تدابير وقائية وعلاجات ومراقبة لجهاز المناعة لدى الفرد.

يجب على الباحثين وأنظمة الرعاية الصحية والممولين العمل على العثور على أصغر مجموعة من القياسات وأكثرها قابلية للتطوير، والتي يمكنها التقاط اختلافات ذات معنى في وظائف المناعة وتوجيه القرارات السريرية. نعرض هنا خريطة طريق لنقل الجهاز المناعي من المختبر إلى العيادة.

بحث عميق

أولا، ينبغي للعلماء إنشاء مجموعات بيانات طولية باستخدام مجموعات بحثية كبيرة وبنوك حيوية. سيتطلب الحصول على فهم كامل للصحة المناعية قياس العديد من مكونات الجهاز المناعي إلى جانب المؤشرات الأوسع للصحة والمرض لدى نفس الأشخاص مع مرور الوقت.

يمكن أن يساعد تحليل الجينات والتعبير الجيني في الخلايا المنفردة المأخوذة من مجموعات بحثية كبيرة وبنوك حيوية الباحثين على فهم مجموعات الخلايا المناعية الموجودة في مجموعات سكانية مختلفة. يمكن أن يكشف هذا عن الجينات ومسارات الإشارات النشطة في مجموعات معينة من الخلايا، وما هي مجموعة العلامات التي تميز بشكل أفضل بين الحالات المناعية الصحية والمتدهورة والمختلة وظيفياً.2,3,8. يمكن أن يشير تحليل بروتينات الدم إلى ما إذا كان الشخص يعاني من التهاب وما إذا كان جهاز المناعة لديه قد تم تنشيطه. ودراسة المستقبلات الموجودة على الخلايا المناعية التي تسمى الخلايا الليمفاوية يمكن أن تكشف عن تنوع الخلايا المتاحة للتعرف على التهديدات. تحدد هذه المستقبلات المستضدات المسببة للأمراض التي ستتعرف عليها الخلايا؛ يسمح التنوع الأكبر عمومًا لجهاز المناعة باكتشاف نطاق أوسع من التهديدات.

يجب على الباحثين أيضًا دراسة كيفية تغير الجهاز المناعي بمرور الوقت للاستجابة للتحديات. تعد دراسة الأشخاص قبل وبعد تطعيمهم إحدى الطرق الموحدة للقيام بذلك. ومن الواضح بالفعل أن الحالة المناعية للشخص قبل التطعيم يمكنها التنبؤ بقوة وخصائص الاستجابة المناعية التي تتبعه2,9. وتتمثل المهمة الآن في معرفة ما إذا كانت استجابة الشخص للتطعيم الروتيني يمكن أن توفر قراءة عملية لكفاءته المناعية10وما إذا كان من الممكن تعديل الصحة المناعية للفرد قبل التدخلات مثل التطعيم أو العلاج المناعي للسرطان لتحسين استجابته2,5.

يجب أن تمثل مجموعات البيانات المستخدمة لفحص المناعة تنوع المناعة البشرية، لأن العوامل الوراثية والبيئية تغير الحالات المناعية1. على سبيل المثال، يمكن أن تختلف فعالية لقاح الملاريا بشكل ملحوظ بين السكان عبر القارات7,11. ومع ذلك، فإن العديد من مجموعات بيانات التنميط المناعي الموجودة تتركز في مجموعات سكانية من الدول ذات الدخل المرتفع. عند دراسة المجموعات السكانية المتنوعة، يجب على الباحثين في جميع أنحاء العالم استخدام نفس البروتوكولات حتى يمكن مقارنة النتائج من مختلف المناطق.

سيكون التحدي الكبير هو فهم مجموعات البيانات المعقدة. يمكن لأدوات الذكاء الاصطناعي تحديد الأنماط عبر آلاف القياسات المناعية، لكن هذه الأنماط قد تعكس الاختلافات بين السكان أو المختبرات أو التقنيات بدلاً من الصحة المناعية الأساسية. ولذلك، يجب اختبار النماذج عبر مجموعات سكانية مستقلة، ومع مرور الوقت، لتحديد الإشارات القوية وذات المغزى السريري.

يقوم العلماء العاملون في مشروع المناعة البشرية بتطوير وتطبيق أساليب الذكاء الاصطناعي على البيانات المناعية التي تم جمعها من مجموعات سكانية مختلفة. أحد الأهداف المهمة للمشروع هو إنشاء خرائط مرجعية ونماذج أساسية يمكن للعلماء استخدامها لمهام مثل تحديد مجموعات صغيرة يمكن التحكم فيها من القياسات والتي قد تكون مفيدة في الإعدادات السريرية.

العثور على ما يعمل

ومع وجود بيانات واسعة النطاق في متناول اليد، يجب على الباحثين العمل على التبسيط. ولا ينبغي الحكم على نجاح هذا المجال من خلال عدد المتغيرات المناعية التي يمكن قياسها، بل من خلال ما إذا كان من الممكن تحسين عملية اتخاذ القرار السريري باستخدام مجموعة صغيرة يمكن التحكم فيها فقط. من الناحية المثالية، ستكون الاختبارات المستخدمة في العيادة رخيصة ولا ينبغي أن تضع متطلبات إضافية على المرضى. قبل أن يتم استخدام أي أدوات للذكاء الاصطناعي بشكل روتيني، يجب اختبارها عبر مجموعة من المستشفيات والسكان. يجب على الباحثين تحديد ما إذا كانت مخرجات الأداة تعمل بالفعل على تحسين قرارات العلاج.

أحد الأمثلة على الأدوات التي قد تكون مفيدة في العيادة هو نموذج الذكاء الاصطناعي القادر على استخلاص معلومات حول الصحة المناعية من اختبارات الدم الروتينية والمعلومات السريرية مثل العمر والجنس ووزن الجسم والتاريخ الطبي. وفي دراسة نشرت العام الماضي6، كان هذا النهج قادرًا على التنبؤ بالنتائج الصحية بعد العلاج المناعي للأشخاص المصابين بالسرطان.