تستخدم شركة التكنولوجيا الحيوية BioCorteX ما قد يكون أكبر رسم بياني للمعرفة البيولوجية في العالم لفهم كيفية تأثير البكتيريا على فعالية أدوية السرطان
إن تطوير أدوية جديدة أمر محفوف بالمخاطر ومكلف. إن إنشاء دواء جديد وإخضاعه للتجارب السريرية قد يكلف مليارات الجنيهات الاسترلينية، مع عدم وجود ضمانات للنجاح. وفي بعض الأحيان قد يفشل الدواء في تلبية التوقعات أثناء التجارب السريرية في جزء من العالم، على الرغم من أنه كان فعالا في جزء آخر من العالم.
أحد الأسباب هو البكتيريا الموجودة في جسم الإنسان. يمتلك كل شخص مزيجًا مختلفًا قليلًا من البكتيريا في أجسامه، ومن المعروف الآن أن هذه البكتيريا تلعب دورًا مهمًا في مدى فعالية الدواء – أو حتى إذا كان يعمل على الإطلاق.
إن فهم هذه العلاقة له أهمية أكبر في علاج السرطان، حيث تخاطر البكتيريا الموجودة في الورم بعرقلة العلاجات التي قد تنقذ الحياة.
العلاقة بين الأدوية والعلاجات معقدة للغاية ويصعب التنبؤ بها. ولكن مع وجود عقار جديد، أو “أصل”، يتكلف تطويره ما يصل إلى 2.6 مليار دولار، فإن القدرة على نمذجة هذه العلاقة أمر مهم للغاية لكل من الباحثين الصيدلانيين والأطباء.
BioCortex هي شركة أبحاث متخصصةتم إعداده لاستخدام تقنيات علم البيانات المتقدمة لتحليل العلاقة بين البكتيريا والأدوية المرشحة، مع التركيز الأولي على علم الأورام، وعلى وجه الخصوص، اقترانات الأدوية والأجسام المضادة.
ومن خلال الفهم الأفضل لكيفية تداخل البكتيريا مع الأدوية، يهدف BioCorteX والباحثون في مجال الأدوية الذين يعملون معهم إلى زيادة معدل نجاح الأدوية التي تخضع للتجارب السريرية. وهذا من شأنه أن يؤدي إلى دورات أقصر لتطوير الأدوية وعلاجات أكثر فعالية للمرضى.
يقول نيك المؤسس المشارك لـ BioCorteX: “كان أحد أسباب تأسيسنا الشركة هو الإحباط الذي تشعر به عندما تعتني بالناس كطبيب، فإنك تلاحظ أن الناس يستجيبون للعلاجات بشكل مختلف جدًا جدًا، وغالبًا ما يكون من الصعب فهم السبب”. شارما. “لقد رأينا فرصة لإحداث تغيير تدريجي في طريقة تفكيرنا في الأدوية والمستحضرات الصيدلانية. البكتيريا، التي تعتبر جزءًا لا يتجزأ من صحة الإنسان، تتفاعل في الواقع مع الأدوية. نعتقد أن هذا هو أحد الأسباب الأساسية وراء نجاح الأدوية لدى الفرد، ولكن على نطاق أوسع قد تفشل.
التجارب السريرية
في التجارب السريرية، قد ينجح الدواء في منطقة جغرافية أو مجموعة سكانية معينة ولكنه يفشل في منطقة جغرافية أو مجموعة سكانية أخرى بسبب اختلاف البكتيريا في جسم الإنسان.
ومع ذلك، فإن الفهم الأفضل لهذه العلاقة، في ظل العدد الهائل من المتغيرات المعنية ــ كل من البكتيريا الموجودة في الجسم البشري وعدد الأدوية التي يتم اختبارها ــ يشكل تحدياً رياضياً هائلاً. يقول شارما: “إن كمية البكتيريا الموجودة لدينا هائلة”. “كمية الأدوية [treatments] ومن الواضح أن كبيرة. التعقيد ضخم.
شارما ومو العمري، مهندس رولز رويسفي ذلك الوقت، عملنا معًا على إيجاد حل. كان العمري يعمل على إيجاد طرق لنمذجة الأنظمة بأعداد كبيرة جدًا من المتغيرات.
قدم هذا طريقة للنظر في تفاعل البكتيريا والأدوية، وشارما وذهب العمري للمشاركة في تأسيس BioCorteX. وكانت الفكرة هي اختبار هذه التفاعلات “في السيليكو”، أو على أجهزة الكمبيوتر.
وللقيام بذلك، قامت الشركة ببناء أحد أكبر الرسوم البيانية المعرفية في علم الأحياء. تشتمل نمذجة التفاعل بين البكتيريا والدواء المرشح على ما بين 15 إلى 16 مليار اتصال.
وكان هذا بعيدًا عن متناول أي قاعدة بيانات أو أداة تحليلية تجارية جاهزة. لذلك، تقوم BioCorteX ببناء نظامها الخاص باستخدام BigQuery من Google. يقول شارما: “لا يوجد أي برنامج يمكنه التعامل مع الرسم البياني المعرفي بهذا الحجم الذي تمكنا من العثور عليه، وقد بحثنا في جميع العروض التجارية الموجودة هناك”.
“ما فعلناه هو بناء الرسم البياني المعرفي الخاص بنا باستخدام BigQuery، وهذا ما سمح لنا حقًا بتوسيع نطاق العمل، والأهم من ذلك، العمل اقتصاديًا، وإصدار إصدارات جديدة من الرسم البياني المعرفي الخاص بنا ودمج تلك البيانات مرتين أو ثلاث مرات في اليوم.”
الرسم البياني المعرفي
يحتوي الرسم البياني المعرفي على حوالي ثلاثة مليارات ملاحظة و16 مليار حافة، جميعها مخزنة على BigQuery.
يقول العمري: “يوجد عدد منها في قواعد بيانات الرسوم البيانية”. “لا أحد منهم قادر على التعامل مع مليارات العقد. لذلك، توصلنا بشكل أساسي إلى حل مخصص مبني على BigQuery، حيث أضفنا الطبقة في الأعلى التي تتعامل بشكل أساسي مع BigQuery كقاعدة بيانات رسم بياني.
إذا أراد أحد العلماء تشغيل بيانات جديدة من خلال النظام، فيمكن لـ BioCorteX القيام بذلك عدة مرات يوميًا بأقل تكلفة. يقول شارما: “يستغرق الأمر حوالي 20 دقيقة”.
يأخذ BioCorteX البيانات من شركات الأدوية ويمررها عبر الرسم البياني المعرفي لتحديد التداخل البكتيري المحتمل في الدواء، وكيف يمكن أن يؤثر على فعاليته في عدد أكبر من المرضى.
يقول شارما: “إن البكتيريا تجعل بعض الأدوية غير متوافقة مع بعض الأفراد، في حين أنها متوافقة مع آخرين”. “يمكننا تحديد هذا التفاعل. يمكننا تحديد ما هو متوافق على نطاق واسع. لذا، فإن المنتج هو حقًا القدرة على النظر إلى تلك الأصول بسرعة للأمام.
هذه العملية أسرع، وبالطبع أرخص، من التجربة السريرية. ولا يقتصر تحليل BioCorteX على الأدوية الجديدة.
يقول شارما: “ما يمكننا القيام به أيضًا هو النظر إلى الأصول التي لم تكن ناجحة”. “كنت قد رأيت أن عددًا من الدراسات تفشل. هذه الأدوية غالبًا ما تسمى “غير مرخصة”، لذا ستتعامل معها شركة أخرى وترى ما إذا كان بإمكانها تطويرها. نحن قادرون على النظر إلى تلك الأصول ومعرفة ما إذا كانت قد فشلت بسبب التفاعل الخفي بين البكتيريا والورم والدواء.
أصبح هذا النوع من النمذجة أكثر أهمية مع تزايد عالمية تطوير الأدوية. باستخدام كميات هائلة من البيانات، يمكن لـ BioCorteX تشغيل سيناريوهات لنمذجة دراسة المرحلة الأولى في أستراليا، ثم الاختلافات بين دراسة المرحلة الثانية في الولايات المتحدة وأوروبا.
كما أن تقنية BioCorteX لا تقتصر على علاج السرطان. وعلى الرغم من أن التركيز الحالي ينصب على علم الأورام والبكتيريا، إلا أن هذا النهج يُستخدم بالفعل لدراسة الفيروسات والفطريات. “المحركات قابلة للتطبيق عبر قطاعات مختلفة؛ يقول شارما: “لقد قمنا ببعض الأعمال في مجال صحة المستهلك”.
ويقول: “ما يمكننا القيام به هو تقديم المزيد من الأفكار”. “هذا ليس خيارا. ليس لدى شركة الأدوية أو شركة الأدوية خيار ما إذا كان هذا التفاعل يحدث أم لا، بل إنه يحدث.
“لذا، يمكنهم إما اختيار فهم الأمر، أو يمكنهم القيام بما يفعلونه الآن بمعدل فشل يبلغ 96%. وفي المستقبل، نأمل أن نتمكن من تقديم الدواء المناسب، لأول مرة، للجميع.