كيف تساهم علوم الكمبيوتر في علاج السرطان؟

السرطان هو السبب الرئيسي للوفاة على المستوى العالمي. إن الحرب العالمية ضد السرطان ليست جديدة. لقد كان الأمر مستمرًا منذ عقود. إن الهدف العالمي المتمثل في مكافحة السرطان والانتصار عليه قوي للغاية لدرجة أن الجميع، من الباحثين إلى العلماء، يتعاونون بلا كلل لإنهاء هذا العبء العالمي.

مقدمة

لقد أظهر مجال علوم الكمبيوتر نتائج ملحوظة وواعدة في الماضي في هذه المعركة ضد السرطان. يعد الإنفاق المتزايد الموجه نحو كفاءات البحث والتطوير التي تنطوي على تطبيق علوم الكمبيوتر في تشخيص وعلاج السرطان علامة إيجابية لصناعة الرعاية الصحية العالمية. ولكن قبل أن نفهم دور علوم الكمبيوتر في علاج الأورام، دعونا نلقي نظرة على الإحصائيات العالمية الأخيرة للسرطان.

الشكل 1: إحصائيات السرطان 2023 (الولايات المتحدة)

المصدر: موقع السرطان.org

يظهر الشكل 1 تشخيصات السرطان الأكثر شيوعًا للرجال والنساء في عام 2023. ما يقرب من نصف (48٪) جميع حالات الإصابة بالسرطان لدى الذكور تتعلق بالبروستاتا والرئة والقصبات الهوائية (المشار إليها فيما بعد بالرئة)، وسرطان القولون والمستقيم (CRCs). )، مع 29٪ من التشخيصات تأتي من سرطان البروستاتا وحده. ويمثل سرطان الثدي وحده 31% من كل تشخيصات السرطان لدى النساء، في حين يمثل سرطان الرئة وسرطان الثدي وسرطان الثدي معاً 52% من كل التشخيصات الجديدة. العدد المتوقع للحالات والوفيات الجديدة من أهم عشرة أنواع من السرطان في الولايات المتحدة حسب الجنس في عام 2023. يتم تقريب التقديرات إلى أقرب 10، ولا تشمل الحالات سرطانات المثانة الموضعية أو سرطان الخلايا القاعدية والحرشفية. السرطان.

الشكل 2: اتجاهات الإصابة بالسرطان (1975-2019) ومعدلات الوفيات (1975-2020) حسب الجنس (الولايات المتحدة)

المصدر: موقع السرطان.org

ويصور الشكل 2 الاتجاهات طويلة المدى في معدلات الإصابة بالسرطان بشكل عام، والتي تعكس أنماط السلوكيات المعرضة لخطر الإصابة بالسرطان والتغيرات في الممارسة الطبية، مثل اختبارات فحص السرطان. على سبيل المثال، فإن الارتفاع الكبير في معدلات الإصابة بين الذكور في أوائل التسعينيات يعكس طفرة في اكتشاف سرطان البروستاتا بدون أعراض نتيجة للاقبال السريع على نطاق واسع على اختبار مستضد البروستاتا النوعي (PSA) بين الرجال الذين لم يخضعوا للفحص من قبل. وبعد ذلك، انخفضت معدلات الإصابة بالسرطان لدى الرجال حتى عام 2013 تقريبًا، ثم استقرت حتى عام 2019. وكانت معدلات النساء مستقرة نسبيًا حتى منتصف الثمانينيات عندما بدأت في الارتفاع ببطء بنسبة 0.5% سنويًا.

ونتيجة لذلك، بدأت الفجوة بين الجنسين تتقلص تدريجياً، مع انخفاض معدل الإصابة بين الذكور والإناث من 1.59 (فاصل الثقة 95%، 1.57-1.61) في عام 1992 إلى 1.14 (فاصل الثقة 95%، 1.14-1.15) في عام 2019. تختلف اختلافات المخاطر بشكل كبير حسب العمر. على سبيل المثال، لدى الإناث معدلات أعلى بنسبة 80% تقريبًا من الذكور الذين تتراوح أعمارهم بين 20 و49 عامًا، في حين أن الرجال لديهم معدلات أعلى بنسبة 50% تقريبًا بين سن 75 عامًا فما فوق.

C & CSc: السرطان وعلوم الكمبيوتر

لا تسلط هذه الأرقام الضوء على الواقع المروع لهذا المرض السائد فحسب، بل إنها مهمة أيضًا للأكاديميين وصانعي السياسات وغيرهم من المهنيين حيث يجب عليهم أولاً فهم تأثيرات السرطان على سكان العالم قبل التوصل إلى تدابير لمكافحته.

إن الدعوة المذهلة إلى العمل لمجموعة غير متوقعة من المرشحين - علماء الكمبيوتر - هي من بين تلك التقنيات التي تم تقديمها مؤخرًا. إن هذه التطورات الأخيرة في المعركة ضد السرطان لديها القدرة على إحداث تغيير جذري في المشهد البحثي لهذا المجال، وفي نهاية المطاف، إنقاذ آلاف الأرواح. هذه ليست سوى إحدى الطرق المحتملة التي يمكن لعلوم الكمبيوتر من خلالها جمع البيانات الضخمة لتطوير العلوم ككل بشكل جدي.

يكتب سيدهارتا موخيرجي، الطبيب والعالم الأميركي المولود في الهند، في كتابه "إمبراطور كل الأمراض: سيرة ذاتية للسرطان" عن الاكتشاف المذهل الذي توصل إليه مؤخراً والذي مفاده أن السرطان مرض وراثي يحدث في الغالب بسبب طفرات في الحمض النووي لدينا. لذا، وبسبب هذه الطفرات، تتمتع الأورام السرطانية بتنوع لا يمكن تصوره مما يجعل من الصعب استئصالها بالكامل.

ونتيجة لذلك، فقد اقترح أنه من خلال تحديد تسلسل جينوم الورم السرطاني، وهو في الأساس عملية ترجمة أو فك تشفير اللغة الغامضة التي تشكل تسلسل الحمض النووي الفريد للورم، سيتمكن الأطباء بعد ذلك من وصف علاج فردي ومستهدف. لكل مريض سرطان بهدف إيقاف نمو السرطان أو علاجه بشكل كامل.

وقد حفز علماء الكمبيوتر، مثل ديفيد باترسون، أحد مديري مختبر الخوارزميات والآلات والأشخاص (AMP Lab) في جامعة كاليفورنيا في بيركلي، هذا الأمر في عملهم. ولا يمكن للعين البشرية أن تقوم بمثل هذه المهمة بمفردها. إن استيعاب وتحليل هذا الحجم الضخم من البيانات بشكل صحيح وناجح وبسرعة مذهلة يتطلب مشاركة بعض أقوى منصات الحوسبة الإدراكية في العالم، مثل Watson من شركة IBM. ستكون هناك ثلاث نتائج من مشاركة علماء الكمبيوتر في هذه العملية التكنولوجية العالية:

• يمكن أن يساعد خفض تكاليف معالجة المعلومات في جعل العلاج المخصص في متناول الجميع

• وقد يؤدي ذلك إلى تطوير مستودع جينوم السرطان الذي يمكن للباحثين والخبراء الطبيين الوصول إليه

• سيكون قادرًا على العثور على إبرة صغيرة في كومة قش كبيرة جدًا باستخدام المستودع المذكور أعلاه للعثور على علاج فردي وموجه لكل ورم فريد من بين مجموعات الأدوية المحتملة التي لا تعد ولا تحصى.

علم الأورام الحسابي كامتداد لعلوم الكمبيوتر في علم الأورام

تقيم البيولوجيا الحاسوبية صلة بين العلوم الفيزيائية وعلم الأورام. يعد علم الأورام الحسابي مصطلحًا جديدًا نسبيًا في الطب والذي بدأ يكتسب قوة جذب. قد يتفاجأ بعض الأشخاص عندما يعلمون أن المؤسسات الطبية الضخمة في جميع أنحاء العالم تقوم بإنشاء أقسام كاملة تحمل هذا التصنيف. يتم تكريس المزيد والمزيد من الوقت والجهد والمال والموارد لمعرفة كيفية انتشار السرطان ويمكن إزالته نهائيًا من الجسم.

وفي كل شيء، تزداد احتمالية تطوير حلول طويلة الأمد مع المعلومات التي يتم جمعها. من أجل تنظيم مسارات نمو الورم، وبيولوجيا الورم، والمعلوماتية الحيوية، وملفات علامات الورم وبناء نماذج تنبؤية للعلاجات بناءً على كل هذه البيانات، ينظم علم الأورام الحسابي الجوانب الجزيئية للسرطان.

تُستخدم نماذج الكمبيوتر في علم الأورام الحسابي لإنتاج تحليلات علامات الورم التي تكون مفيدة في الطب الدقيق والفحص السكاني ونمذجة الخلايا السرطانية الفردية. هذه المعرفة تجعل من الأرجح أن أدوية أو تقنيات علاجية محددة ستوفر علاجات طويلة الأمد للمرض لدى الشخص المصاب بالسرطان.

لسنوات عديدة - وفي ظروف معينة، وحتى اليوم - كان غالبية المصابين بالسرطان يتلقون العلاج "الذي يتم تطبيقه على نطاق واسع" فقط. عندما تكون الواسمات الجزيئية غائبة أو أقل فائدة في تحديد الأسباب الدقيقة التي تجعل أساليب علاجية معينة فعالة لبعض المرضى دون غيرهم. من أجل تقديم خدمة أفضل للمرضى، يمكن لأقسام الأورام الحاسوبية أن تأخذ ثروة من المعلومات حول الجينوم الخاص بنا والتي أتاحها تسلسل الجيل التالي (NGS) في كل من الخلايا السليمة والمريضة وتنظيمها في قاعدة بيانات.

لإدارة جميع جوانب هذا المجال الناشئ من الطب، تبحث بعض الأقسام عن أشخاص لديهم مجموعة من المهارات في علوم الكمبيوتر أو علوم المختبرات. بالنسبة للمعلمين والعلماء والأطباء، فإن هذا المجال آخذ في التوسع. ومن خلال العمل معًا، يمكننا زيادة معارفنا ومهاراتنا من أجل تخفيف عبء السرطان حول العالم، والذي من المتوقع أن يرتفع من 14.1 مليون حالة جديدة في عام 2012 إلى 23.6 مليون حالة سنويًا بحلول عام 2030، وفقًا للوكالة الدولية للأبحاث. على السرطان.

تحلل أبحاث سوق Data Bridge أنه من المتوقع أن يصل سوق تشخيص السرطان إلى قيمة 28.21 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2029، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 7.29٪ خلال الفترة المتوقعة. تهيمن أمريكا الشمالية على سوق تشخيص السرطان بسبب الوجود المتزايد للعديد من شركات التكنولوجيا الحيوية والأجهزة الطبية، وزيادة التمويل المتاح لمشاريع البحث والتطوير، والاعتماد العالي للتقنيات المتقدمة في المنطقة. بعض اللاعبين الرئيسيين العاملين في سوق تشخيص السرطان هم شركة Abbott. (الولايات المتحدة)، وشركة DiagnoCure Inc. (كندا)، وشركة Thermo Fisher Scientific Inc. (الولايات المتحدة)، وشركة Illumina, Inc. (الولايات المتحدة)، وشركة QIAGEN (ألمانيا)، وشركة F. Hoffmann-La Roche Ltd (سويسرا).

لمعرفة المزيد عن الدراسة، قم بزيارة: https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-cancer-diagnostics-market

''مايكروسوفت طموح طويل لعقد من الزمن''

تستخدم مايكروسوفت علوم الكمبيوتر، بما في ذلك التعلم الآلي والخوارزميات، لمحاربة السرطان. يمكن لباحثي مايكروسوفت تعديل التقنيات المستخدمة عمومًا لنمذجة العمليات الحسابية لمحاكاة العمليات البيولوجية من خلال التعامل مع السرطان مثل نظام معالجة المعلومات.

الهدف النهائي للشركة هو تطوير أجهزة الكمبيوتر الجزيئية التي ستوجه الجسم لمكافحة الخلايا السرطانية بمجرد اكتشافها. ومن خلال الجمع بين ذلك واستراتيجية تعتمد على البيانات، تركز جهود مايكروسوفت لمكافحة المرض على التعلم الآلي. وتأمل الشركة في استخدام أدوات التحليل لأخذ البيانات البيولوجية الموجودة واستخدامها لفهم المرض وعلاجه بشكل أفضل.

إنه اكتشاف رياضي عميق، وليس مجرد تشبيه. في حين أن علم الأحياء والحوسبة قد يبدوان كقطبين متباعدين، إلا أنهما في الواقع لديهما روابط عميقة جدًا على المستوى الأساسي. على سبيل المثال، يتم استخدام التعلم الآلي ومعالجة اللغة الطبيعية لتوفير طريقة لفرز بيانات البحث المتاحة، والتي يمكن بعد ذلك توفيرها لأطباء الأورام لإنتاج علاج السرطان الأكثر فعالية وتخصيصًا للمرضى.

في الوقت الحالي، تتوفر معلومات كثيرة جدًا بحيث يصعب على فرد واحد قراءتها كلها وفهمها. يمكن معالجة المعلومات بسرعة أكبر وببساطة عن طريق التعلم الآلي مقارنة بالبشر.

يتم أيضًا دمج التعلم الآلي مع رؤية الكمبيوتر لمساعدة أطباء الأشعة على فهم كيفية تطور ورم المريض بشكل أفضل. يقوم الباحثون بتطوير نظام سيقوم في المستقبل بتحليل وحدات البكسل من عمليات المسح ثلاثية الأبعاد لتحديد مدى نمو الورم أو انخفاضه أو تغير شكله منذ الفحص السابق. ووفقاً لأندرو فيليبس، رئيس قسم أبحاث الحوسبة البيولوجية في مختبر كامبريدج، يمكن للعلماء أن يتعلموا من إرث مايكروسوفت كشركة رائدة في صناعة البرمجيات. وأضاف: "يمكننا برمجة علم الأحياء باستخدام التقنيات التي اكتشفناها لبرمجة أجهزة الكمبيوتر". "سيفتح هذا المزيد من الاستخدامات وحتى علاجات أفضل."

يقوم فيليبس بتطوير كمبيوتر جزيئي يمكن إدخاله داخل الخلية لتتبع المرض. سيتم إطلاق الاستجابة لمكافحة المرض إذا اكتشف المستشعر أنه يشبه السرطان. يستخدم هذا النوع من الأبحاث أيضًا الحوسبة التقليدية ويعيد توظيفها لاستخدامها في التكنولوجيا الحيوية أو التطبيقات الطبية، مما يمكن الجسم من التدريب على مكافحة المرض بنفس الطريقة التي نبرمج بها أجهزة الكمبيوتر للقيام بذلك.

وعلى الرغم من أن البحث لا يزال في مراحله الأولى، إلا أن فيليبس قال لصحيفة التلغراف إنه في غضون "خمس إلى عشر سنوات"، سيكون من الممكن تقنيًا زرع نظام جزيئي ذكي لمكافحة المرض بهذه الطريقة.

خاتمة

يتم إجراء أبحاث السرطان بشكل متزايد عبر الإنترنت. يجب على علماء الكمبيوتر أن يتجندوا بأعداد كبيرة لأنهم قد يكون لديهم أفضل المواهب لمكافحة السرطان في السنوات العشر القادمة. ومن المأمول أنه من خلال تحديد تسلسل جينوم الورم السرطاني، قد يتمكن المتخصصون الطبيون قريبًا من توفير علاج مخصص ومستهدف لإبطاء أو وقف انتشار السرطان.

ونظراً لمدى سرعة تأثير علوم الكمبيوتر على حياة المرضى ودمجها في أبحاث السرطان، فيبدو من المعقول أن نتوقع أن السنوات المقبلة سوف تكون أكثر إنتاجية، إن لم تكن أكثر. وعلى مدى السنوات العشر التالية، من المتوقع أن يتمكن الممارسون الطبيون من إنشاء خرائط تفصيلية لكيفية تطور وتطور الأنسجة السليمة والمريضة. ستساعدهم هذه الخرائط في تصميم تشخيصات وعلاجات جديدة للسرطان.

تحلل أبحاث سوق Data Bridge أن الذكاء الاصطناعي في سوق الرعاية الصحية، والذي يبلغ 9.64 مليار دولار أمريكي في عام 2022، من المتوقع أن يصل إلى 272.91 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2030، بمعدل نمو سنوي مركب قدره 51.87٪ خلال الفترة المتوقعة من 2023 إلى 2030. يتم تقسيم السوق على أساس العرض والتكنولوجيا والمستخدم النهائي والتطبيق. من المتوقع أن تنمو منطقة آسيا والمحيط الهادئ بأعلى معدل نمو في الفترة المتوقعة من 2023 إلى 2030 بسبب زيادة المبادرات الحكومية لتعزيز الوعي وزيادة السياحة الطبية والطلب المتزايد على الرعاية الصحية عالية الجودة في المنطقة.

لمعرفة المزيد عن الدراسة، قم بزيارة: https://www.databridgemarketresearch.com/reports/global-artificial-intelligence-in-healthcare-market