لعبة الأرقام: كيف تساعدنا الرياضيات في التنبؤ بكيفية محاربة الجسم للأمراض؟

استطاع باحثو معهد والتر وإليزا هول ولأول مرة من معرفة كيف يتم التحكم بحجم الاستجابة المناعية باستخدام نماذج رياضية قادرة على التنبؤ بكيفية استجابة الخلايا المناعية للإصابات والأمراض. الاكتشاف الذي نُشر بشهر نوفمبر بالعام الماضي في مجلة العلوم له آثار على فهمنا لضرر أو فائدة الاستجابة المناعية وكيف نستطيع الاستفادة من ذلك أكثر للحصول على صحة أفضل. استخدم الفريق البحثي الرياضيات والنماذج الحاسوبية لفهم كيفية تأثير الإشارات المعقدة على حجم استجابة خلايا T المناعية والتي تلعب الدور الأساسي في محاربة الإصابات.

خلايا T المناعية لها دور مهم في تحفيز خلايا مناعية متخصصة لتحارب المايكروبات الغازية وكذلك القضاء على بعض الخلايا السرطانية. أخطاء في التحكم بخلايا T المناعية قد تؤدي إلى استجابة مناعية ذاتية تؤدي إلى مهاجمة أنسجة الجسم نفسه وهو السبب الذي يكمن وراء الإصابة ببعض الأمراض كمرض السكري نوع 1 و التهاب المفاصل الروماتويدي.

قام الباحثون بجمع البيانات المختبرية مع النماذج الرياضية لتوضيح كيف أن الإشارات الخارجية المختلفة تؤثر على تكاثر خلايا T المناعية.

تقول السيدة مارشينجو: “كلما تكاثرت خلايا T بشكل أكبر كلما زادت قدرتها على محاربة هدفها”، على سبيل المثال إذا كان هدف خلايا T هو الاستجابة للقاح معين فكلما زادت انقسامات خلايا T كلما كانت الاستجابة المناعية أفضل.

“نِتاج بحثنا هو إننا ولأول مرة أصبحنا قادرين على التنبؤ بحجم الاستجابة المناعية كالاستجابة لفيروس الإنفلونزا بالاعتماد على مجموع الإشارات التي تستقبلها خلايا T المستجيبة للفيروس.”

دكتور هينزل الذي شارك البحث مع البروفيسور هودجكن قال بأن النماذج الجديدة توفر رؤية واضحة على كيفية التحكم بحجم الاستجابة المناعية لتحسين صحتنا.

العمليات التي تسخر الجهاز المناعي لقتال الخلايا السرطانية أصبحت واعدة جدا لعلاج السرطان. وتضيف السيدة مارشينجو:” بحثنا يوضح كيف أن الاستجابات المناعية ضد الخلايا السرطانية يمكن أن يعزز ويطور الطرق الحالية في علاجات السرطان.”

وبحسب البروفيسور هودجكن أن البحث أيضاً بين كيف أن الاخطاء في تحفيز الاستجابة المناعية يمكن أن تسبب أمراض المناعة الذاتية. وأن الكثير من هذه الأمراض لا تكون بسبب تغير واحد في أجسامنا بل عدة أمور معقدة تشترك معا لتؤثر على خلايا T المناعية.

وفي حالة الاستجابة المضرة لخلايا T ضد أنسجتنا، أوضح هذا النموذج الحاسوبي كيف أن عدد من التغيرات الصغيرة في الإشارات المرسلة إلى خلايا T المناعية يمكن أن يكون لها تأثير تراكمي كاف لتحفيز استجابة مناعية مضرة. وعلى المدى البعيد يمكن أن تعزز هذه الجهود للتنبؤ بمخاطر الإصابة بأمراض المناعية الذاتية وكيفية معالجته.