الميكروبيوتا المعوية بوصلةً للصحة

الكائنات الدقيقة التي تعيش معنا في أجسامنا، والتي نسميها مجتمعةً الميكروبيوتا، أكثر عددًا من خلايانا البشرية. وقد بدأ إدراك أن جسم الإنسان يستضيف ميكروبيوتا غنية منذ فترة مبكرة يمكن إرجاعها إلى القرن 17، لكننا لم ندرك حتى العقود القليلة الأخيرة الآثار الصحية للميكروبيوتا. وفي السنوات الـ10 الأخيرة خصوصًا، أصبحت الميكروبيوتا محور اهتمام الطب والأبحاث الأساسية، ولا سيما الميكروبيوتا المعوية. وفي الحقيقة، لا توجد الكائنات الدقيقة في الأمعاء وحدها، بل تغطي الفلورا البكتيرية جميع أجزاء الجلد أيضًا. 

ملاحظة: الميكروبيوم يعني مجموع المعلومات الجينية (الجينومات) للكائنات الدقيقة في بيئة محددة. الميكروبيوتا هي مجتمع الكائنات الدقيقة. ويحتوي الإنسان على 30 تريليون خلية بشرية، وفي DNA لدينا 20 ألف جين. وفي المقابل، تعيش معنا في الجسم نحو 35-100 تريليون خلية ميكروبيوتا، ويُقدر أن لها قرابة 2 مليون جين.

اكتشف فريق دولي بقيادة معهد Hans Knöll في ألمانيا قدرة الميكروبيوتا البشرية على توفير معلومات عن خطر "مرض الكبد الدهني غير الكحولي"، الذي نعرفه بتشحم الكبد. وقد طور الباحثون نموذجًا يستطيع توقع المسار المحتمل للمرض استنادًا إلى التركيب الميكروبي في الأمعاء. ونُشرت الدراسة في Science Translational Medicine’.

نحو 25% من سكان العالم يتأثرون بمرض الكبد الدهني غير الكحولي، الذي يسبب ازدياد تشكل الخلايا الدهنية في الكبد (وسيُسمى لاحقًا في المقال تشحم الكبد). وهو أشيع مرض كبدي مزمن في البلدان الصناعية، ولا ينتج، بخلاف مرض الكبد الدهني الكحولي، عن الإفراط في شرب الكحول. وقد يؤدي تشحم الكبد غير المكتشف لدى بعض الأشخاص إلى تليف الكبد أو سرطان الكبد أو فشله.

في دراسة طويلة الأمد، حلل فريق دولي بقيادة Gianni Panagiotou، رئيس مجموعة أبحاث بيولوجيا النظم والمعلوماتية الحيوية في معهد Hans Knöll، عينات براز ودم من 1200 شخص لم يكن لديهم تشحم كبد عند البداية. ويشرح Panagiotou هدف الدراسة قائلًا: "كان قد ثبت بالفعل أن للكائنات الدقيقة في أمعاء الإنسان دورًا في تشحم الكبد. وأردنا معرفة ما إذا كان يمكن التنبؤ، عبر ميكروبيوم الأصحاء، بما إذا كانوا سيصابون لاحقًا بتشحم الكبد بذلك."

عند إعادة فحص المشاركين بعد 4 سنوات، تبين أن 90 منهم أصيبوا بتشحم الكبد خلال تلك الفترة. وقورنت عيناتهم بمجموعة ضابطة من 90 شخصًا لم يكن لديهم تشحم كبد عند البداية أو أثناء المتابعة.

"تمكنا بهذه البيانات من تطوير نموذج يتنبأ، استنادًا إلى الميكروبيوم، بمن سيصاب مستقبلًا بتشحم الكبد بدقة 80% في تقديره." توجد حاليًا نماذج سريرية تتنبأ بدقة 60% باستخدام المؤشرات الكيميائية الحيوية في الدم. "النموذج الذي طورناه يجمع بين بيانات الميكروبيوم والمعلومات القابلة للقياس المستخلصة من الدم، وبذلك يمكن أن يرفع الموثوقية بدرجة كبيرة."

توقع المرض بالتعلم الآلي

طور فريق البحث نموذجًا حاسوبيًا يُدرب على تذكر نمط معين في مجموعة بيانات، ويُسمى نموذج التعلم الآلي. ثم يستخدم النموذج هذه الأنماط لتحليل مجموعات بيانات جديدة، أي لتوقع احتمال مرض الكبد الدهني غير الكحولي. “استغرقت عملية تطوير نموذجنا بأكملها 3 سنوات بسبب تعقيد البيانات. لكننا نجحنا في النهاية، وتمكنا من إنشاء أداة مفيدة لتوقع تشحم الكبد.”

قد يكون مرض الكبد الدهني غير الكحولي في مرحلته الأخيرة غير قابل للعكس، بل قد يؤدي إلى سرطان كبد عدواني. وينبغي كشف الأشخاص المعرضين خصوصًا لتطور سرطان الكبد مبكرًا لمقاومة المرض. وتشحم الكبد مرض صامت، أي إن معظم الحالات لا تظهر أعراضًا وغالبًا لا تُكتشف إلا مصادفةً. ويُقدر أن عدد الألمان المصابين بهذا النوع من تشحم الكبد يبلغ نحو 12 مليونًا. ويتأثر به خصوصًا من لديهم حالات سابقة مثل السكري من النوع 2 أو السمنة أو ارتفاع ضغط الدم أو اضطراب شحميات الدم (اختلال توازن دهون الدم أو ارتفاعها).

تطبيقات محتملة وخطوات مقبلة

تمكن الباحثون بالفعل، باستخدام نماذج التعلم الآلي، من مقارنة نتائجهم ببيانات مرضى من الولايات المتحدة وأوروبا، ومن ثم التحقق منها. وفي الخطوة المقبلة، يخطط Panagiotou لإجراء الدراسة عالميًا واستخدام الذكاء الاصطناعي لإدماج بيانات أكبر فيها.

قال Panagiotou: “أرى التشخيص القائم على الميكروبيوم أمرًا سيصل إلى الممارسة السريرية، ويمتلك إمكانات كبيرة في العقد المقبل.” على حد قوله. وقد يوقف العلاج المبكر لعوامل خطر مرض الكبد الدهني غير الكحولي، مثل السكري من النوع 2 وارتفاع الضغط والسمنة، تطور المرض. ولذلك يُعد التوقع المبكر السبيل الوحيد للوقاية منه.