باستخدام نهج علم الأحياء النظمي التكاملي وعلم الأحياء الجزيئي وعلم المعلومات الحيوية، يوضح المختبر التفاعل والمساهمة بين العوامل الوراثية والميكروبات في رفض عملية الزرع وأمراض الكلى والرئة والقلب والأوعية الدموية. نحن نستخدم نهجًا متعدد التخصصات لتحليل العينات البشرية الأولية في المرض والصحة لفهم التوقيعات الفريدة المرتبطة بحالات بشرية مختلفة حتى نتمكن من منع وعلاج الأمراض بشكل أفضل.
الساركويد هو مرض التهابي يهاجم أعضاء متعددة، وخاصة الرئتين والعقد الليمفاوية، ويؤثر بشكل غير متناسب على الأمريكيين من أصل أفريقي. التليف الرئوي هو السبب الأول للوفاة بين مرضى الساركويد. يصاب حوالي 30 في المائة من المرضى بشكل تدريجي وموهن من الساركويد، لكن الآليات المسؤولة عن تفاقم المرض أو قدرته على الصمود لا تزال غير مفهومة بشكل جيد. نحن نحقق حاليًا في العلاقة بين التعرض للميكروبات والاستجابات المناعية في الساركويد وكيف ترتبط بالتشخيص والتنبؤ.
يدمج مختبر Finn-Perkins أحدث أساليب الذكاء الاصطناعي مع البحث الطبي الحيوي لتعزيز فهمنا للأمراض المعقدة، وخاصة الساركويد والاضطرابات المناعية. في صميم عملنا الحسابي يوجد scGPT (المحول المولد المسبق للخلية الواحدة)، وهو نموذج ذكاء اصطناعي متطور نطبقه ونضبطه لتحليل بيانات تسلسل الحمض النووي الريبي للخلية الواحدة. يحقق تنفيذنا لـ scGPT دقة تزيد عن 85٪ في التنبؤ بشدة المرض وقد أثبت فعاليته بشكل خاص في تحديد تفاعلات الحمض النووي الريبي الطويلة غير المشفرة التي تؤثر على الاستجابات المناعية.
يستفيد مختبرنا من البنية التحتية للحوسبة عالية الأداء، بما في ذلك وحدات معالجة الرسوميات المزدوجة NVIDIA RTX A6000 وA100 ومحطات عمل ذاكرة وصول عشوائي بسعة 128 جيجابايت، إلى جانب الوصول إلى مجموعة الحوسبة التابعة للمركز الوطني لموارد الجينوم (NCGR)، لتطوير نماذج تعلم متعددة المهام متطورة. تدمج هذه النماذج البيانات السريرية المتنوعة مع الملفات الجزيئية، بما في ذلك التركيبة السكانية للمرضى واستجابات العلاج وعلامات تقدم المرض. من خلال هذه الأساليب التي تعتمد على الذكاء الاصطناعي، نهدف إلى اكتشاف المؤشرات الحيوية الجديدة وفهم آليات المرض وتطوير استراتيجيات علاجية مخصصة تعالج التفاوتات في الرعاية الصحية. يشتمل خط الأنابيب الحسابي لدينا على أدوات راسخة مثل Seurat وCell Ranger لمعالجة البيانات مسبقًا، إلى جانب خوارزميات التعلم الآلي المخصصة للتحليل والتنبؤ في المصب. يسمح لنا هذا النهج الشامل بمعالجة وتحليل البيانات من أكثر من 50,000 خلية لكل مريض، مما يتيح نظرة ثاقبة غير مسبوقة لآليات المرض على مستوى الخلية الواحدة.
زراعة الأعضاء هي آخر خط علاج لفشل الأعضاء. بدأت زراعة الأعضاء في ستينيات القرن العشرين ولكنها اقتصرت على الزراعة بين التوائم بسبب الرفض المناعي. أدى ظهور تثبيط المناعة إلى زيادة فترات البقاء على قيد الحياة بشكل ملحوظ. ومن الجدير بالذكر أن بعض الأعضاء مثل الكلى تتمتع بفترات بقاء أفضل بكثير مقارنة بأعضاء أخرى مثل الرئتين. تقوم تحقيقاتنا الحالية بتقييم دور الميكروبيوم فيما يتعلق بنتائج عملية الزرع.
مدير مركز الصحة الشخصية، المدير المشارك لبرنامج دكتور الطب/الدكتوراه
عميد كلية الطب بجامعة نيو مكسيكو
