لقاح عالمي لفيروس كورونا تم تطويره بواسطة الذكاء الاصطناعي في التجارب السريرية

أكمل لقاح عالمي ضد فيروس كورونا، تم تطويره بدعم من أدوات الذكاء الاصطناعي، المرحلة الأولية من التجارب السريرية على البشر. أظهر اللقاح التجريبي السلامة والتحمل الجيد في مجموعة مكونة من 39 متطوعًا أصحاء. ويسعى المشروع إلى توفير حماية شاملة ضد SARS-CoV-2 ومتغيرات أخرى من نفس العائلة الفيروسية. قام الباحثون في جامعة كامبريدج بتنسيق التجربة السريرية. ونشرت النتائج التفصيلية للبحث العلمي مؤخرا في المجلة المتخصصة جورنال أوف إنفيكشن.

قيمت الدراسة استجابة الجسم لدى المشاركين الذين تتراوح أعمارهم بين 18 و50 عامًا. تجمع التكنولوجيا المستخدمة في التركيبة بين المستضد الرقمي الفائق، المتولد من نماذج التعلم الآلي، ونظام تطبيق نفاث ميكروفلويديك مبتكر. هذه الطريقة تقضي تمامًا على استخدام الإبر التقليدية. يقوم الجهاز بدفع المكون النشط مباشرة عبر الجلد عبر تدفق سائل عالي الدقة وفائق الدقة. يمثل هذا النهج تقدمًا في طريقة إدارة التحصينات في المستقبل.

يرسم المستضد الرقمي الفائق الهياكل الفيروسية ذات احتمالية حدوث طفرة أقل

استخدم العلماء قوة المعالجة للذكاء الاصطناعي لتحليل كمية هائلة من البيانات الجينية من العديد من الفيروسات الساربيكية. ومن هذه الخريطة التفصيلية، أنشأ الفريق مكونًا نشطًا قادرًا على التعرف على مناطق الفيروس التي تخضع لتغيرات أقل بمرور الوقت. وتختلف هذه الاستراتيجية عن اللقاحات التقليدية، التي تركز عمومًا على بروتين السنبلة، وهي منطقة شديدة التعرض للطفرات. الهدف الرئيسي هو ضمان حاجز حماية واسع ضد السلالة الأصلية لفيروس كورونا، والمتغيرات المعروفة بالفعل ومسببات الأمراض الناشئة الجديدة المحتملة.

وأوضح الباحث الرئيسي في الدراسة، شاول فاوست، أن المنصة التكنولوجية الجديدة تسمح لنا بالهروب من دورة التحديثات المستمرة التي تتطلبها أدوات التحصين الحالية. أشارت الاختبارات ما قبل السريرية التي أجريت على النماذج الحيوانية إلى وجود إمكانات عالية للفعالية. في المرحلة البشرية، أظهرت الاستجابة المناعية المرصودة نتائج مختلطة، على الرغم من أن ملف السلامة ظل إيجابيًا تمامًا. يؤكد غياب السمية الشديدة جدوى التركيبة المعتمدة على الحمض النووي لإجراء مزيد من الاستقصاء.

نظام تسليم طائرة ميكروفلويديك يسهل الإدارة

يتم إعطاء اللقاح باستخدام طائرة ميكروفلويديك، وهي تقنية تجعل السائل يعبر حاجز الجلد دون الحاجة إلى ثقب ميكانيكي. يستخدم الجهاز ضغطًا عاليًا ومتحكمًا فيه لتوصيل المحتوى مباشرة إلى الطبقات الداخلية من الجلد، حيث يوجد تركيز كبير من خلايا الجهاز المناعي. تعمل هذه الميزة التقنية على تحسين امتصاص المستضد وتقليل الانزعاج الجسدي المرتبط بالحقن العضلي القياسي.

ويقدر خبراء الصحة العامة أن التخلص من الإبر يمكن أن يسهل بشكل كبير الالتزام الشعبي بحملات التحصين المستقبلية. ويؤثر الخوف من الحقن على جزء كبير من السكان البالغين والأطفال، مما يشكل عائقا حقيقيا أمام التغطية التطعيمية المثلى. علاوة على ذلك، يعمل نظام الموائع الدقيقة على تبسيط عملية التخلص من النفايات الطبية ويقلل من مخاطر الحوادث الناجمة عن الأدوات الحادة في محطات الخدمة.

اعتمد تطوير المشروع على التعاون المباشر بين الباحثين من DIOSynVax، وهي شركة مشتقة من جامعة كامبريدج تركز على ابتكارات التكنولوجيا الحيوية. تمثل التجربة السريرية إحدى المرات الأولى في تاريخ الطب التي تم فيها تصميم المكون الرئيسي للقاح بالكامل عن طريق المحاكاة الحاسوبية قبل التقدم إلى الاختبارات البشرية. إن الانتقال الناجح من البيئة الافتراضية إلى التطبيق السريري يؤكد صحة نموذج البحث الذي اعتمده الفريق البريطاني.

الاستجابة المناعية للمتطوعين توجه التعديلات للمرحلة الثانية

وأظهرت الاختبارات المعملية أن المتطوعين طوروا أجساما مضادة ضد الفيروس، على الرغم من أن المستويات المكتشفة اعتبرت متواضعة من قبل العلماء. ويمكن تفسير هذه الظاهرة بحقيقة أن معظم المشاركين كان لديهم بالفعل درجة معينة من المناعة المسبقة ضد كوفيد-19. إن التعرض السابق للعامل الممرض أو اللقاحات الأخرى يخلق سيناريو مناعيًا معقدًا لتقييم التركيبات الجديدة.

• أُجريت التجربة السريرية أثناء الوباء، وشارك فيها متطوعين لديهم تاريخ مختلف من العدوى الطبيعية والتطعيمات السابقة.
• تميل التحصينات المعتمدة على منصات الحمض النووي إلى توليد استجابات بيولوجية أولية أضعف عند مقارنتها بتلك التي تستخدم الحمض النووي الريبي المرسال.
• لم يتم الإبلاغ عن أي آثار جانبية خطيرة أو أحداث سلبية جهازية من قبل الأطباء خلال فترة المراقبة.
• ردود الفعل المحلية الخفيفة، مثل احمرار الجلد، تم حلها بسرعة في الغالبية العظمى من الحالات المسجلة.
• البيانات التي تم جمعها تؤكد صحة المفهوم الهيكلي للقاح وتوجه التعديلات اللازمة للمراحل التالية.

ويراقب المجتمع العلمي عن كثب إمكانات هذه التكنولوجيا في مكافحة عائلات بأكملها من الفيروسات في وقت واحد. ينصب التركيز الحالي للبحث على فيروسات الساربيك، وهي مجموعة فرعية محددة تشمل SARS-CoV-1، وSARS-CoV-2، والعديد من السلالات الموجودة في الخفافيش. تمثل مسببات الأمراض البرية هذه خطرًا كبيرًا للقفز التطوري إلى البشر، وهو حدث بيولوجي يُعرف باسم الامتداد. ويمكن للوقاية الأولية من هذه التهديدات أن تمنع ظهور حالات طوارئ صحية عالمية جديدة.

التعلم الآلي يقلل من وقت تصميم اللقاحات الجديدة

بدأت عملية إنتاج اللقاح بتحليل ضخم للتسلسلات الفيروسية التي تم جمعها في قواعد البيانات العالمية. حددت خوارزميات التعلم الآلي الأهداف الجينية المحفوظة التي يمتلك جهاز المناعة البشري القدرة على التعرف عليها. صمم الذكاء الاصطناعي المستضد الفائق بناءً على هذه البيانات الرياضية بشكل صارم. تقلل هذه الخطوة الحسابية بشكل كبير من الوقت التقليدي الذي يقضيه في تصميم وصياغة اللقاحات في المختبر.

أعطت تجربة المرحلة الأولى الأولوية لتقييم سلامة وتحمل المركب في جسم الإنسان. ومع أن النتائج تشير إلى قبول عام جيد، يخطط الباحثون لتحسين التركيبة الكيميائية لزيادة فاعلية المناعة. تتضمن الخطوات التالية مرحلة سريرية ثانية تضم حوالي 200 مشارك، والتي من المفترض أن تعمق فهم ديناميكيات الاستجابة المناعية الناتجة عن المستضد الرقمي الفائق.

ومن الممكن أن يؤثر توحيد هذه المنصة التكنولوجية بشكل مباشر على استعداد السلطات الصحية لمواجهة التهديدات الوبائية المستقبلية. وتعزز الدراسة التي أجريت في المملكة المتحدة الدور المتزايد للذكاء الاصطناعي في تطوير التحصينات. تمثل الأدوات الرقمية نقلة نوعية في العلوم الطبية، مما يتيح الانتقال من الاستراتيجيات التفاعلية إلى الأساليب الوقائية ضد عائلات فيروسية بأكملها.