How many slices are required for accurate tumour pathological response assessment? A computational modelling approach on real-world solid tumours

تخيل أنك محقق يحاول حل لغز داخل هلام عملاق، يشبه قنديل البحر. ولكن بدلاً من قنديل البحر، هو ورم بشري، وبدلاً من اللغز، أنت تبحث عن ناجين صغار وعنيدين — خلايا سرطانية تمكنت من الاختباء بعد أن تلقى المريض دواءً قوياً لتقليص الورم. هذا المجال من العلوم يسمى علم الأمراض (Pathology)، وهو فن النظر إلى الأنسجة تحت المجهر لمعرفة ما هو حي وما هو ميت. عندما يعطي الأطباء دواءً قبل الجراحة (ما يسمى بالعلاج المساعد قبل الجراحة - neoadjuvant therapy)، فإنهم يريدون معرفة: "هل نجح الدواء؟" ولمعرفة ذلك، يقوم أخصائيو علم الأمراض بتقطيع الورم المستأصل إلى قطع رقيقة، مثل رغيف الخبز، وعدّ كم منه لا يزال سرطاناً خطيراً.

المشكلة الكبيرة هي أن الأورام تأتي بأشكال وأحجام مختلفة، وتقطيعها بشكل مثالي هو عمل شاق. إذا قطعت ورماً صغيراً بشكل رقيق جداً، فقد تفقد الخلايا السيئة تماماً. وإذا قطعت ورماً ضخماً بشكل سميك جداً، فقد تفوتك الخلايا السيئة المختبئة في المنتصف. إنه توازن بين الحصول على الإجابة الصحيحة وبين عدم إرهاق فريق العلماء الذين يقومون بعملية التقطيع. هذا البحث يطرح سؤالاً بسيطاً ولكنه حاسم: كم عدد شرائح "الخبز" التي نحتاج فعلياً لأخذها لنكون متأكدين من العثور على الحقيقة؟

---

محاكاة تقطيع الورم العظيمة

في هذه الدراسة، قرر فريق من الباحثين من كامبريدج وما وراءها التوقف عن التخمين والبدء في المحاكاة. لم يكتفوا بالنظر إلى أورام حقيقية؛ بل بنوا ملعباً رقمياً حيث يمكنهم اللعب بـ 322 شكلاً واقعياً لأورام الكلى، مستخرجة من فحوصات الأشعة المقطعية (CT scans). فكر في هذه الأشكال كأنها نماذج من الصلصال الرقمي للأورام، تتراوح من الصغيرة إلى الكبيرة.

أنشأ الباحثون لعبة افتراضية تحتوي على أربعة "عوالم" مختلفة (أو مجموعات سكانية) لاختبار نظريتهم. في عالم واحد، نجح الدواء بشكل مذهل (العالم المتفائل). وفي عالم آخر، بالكاد نجح (العالم المتشائم). كما قاموا بمحاكاة عوالم حيث كانت النتائج منقسمة في المنتصف أو في المنتصف غالباً. وفي كل عالم، قاموا بتوزيع خلايا سرطانية "حية" (viable) بشكل عشوائي داخل الأورام الرقمية، تماماً مثل رش البريق (الجليتر) داخل كتلة من الهلام.

ثم لعبوا دور أخصائي علم الأمراض. قاموا بتقطيع هذه الأورام الرقمية إلى طبقات متباعدة بالتساوي، لكنهم غيروا قواعد اللعبة: أحياناً يأخذون 3 شرائح فقط، وأحياناً 5، وأحياناً 10، وأحياناً أكثر من ذلك. وسألوا: "إذا نظرنا فقط إلى هذه الشرائح القليلة، هل يمكننا تخمين النسبة المئوية الإجمالية للسرطان الحي بشكل صحيح؟"

الرقم "المثالي" لعدد الشرائح

إليك ما اقترحته محاكاة الكمبيوتر الخاصة بهم. كلما زادت الشرائح التي تأخذها، زادت دقة إجابتك — وهذا ليس مفاجئاً. لكن الباحثين كانوا يبحثون عن "النقطة المثالية" (Sweet Spot)، وهي عدد الشرائح الذي يعطيك إجابة رائعة دون جعل أخصائيي علم الأمراض يعملون بجهد مفرط.

وجدوا أنه إذا كنت تريد معرفة ما إذا كان الورم يمثل استجابة كاملة (بمعنى 0% سرطان متبقٍ، أي انتصار كلي)، فأنت تحتاج فقط إلى 3 شرائح متباعدة بالتساوي لتكون مصيباً بنسبة 95% من الوقت. هذا قليل بشكل مفاجئ! الأمر يشبه فحص ثلاث نقاط على الشاطئ لتعرف ما إذا كان الشاطل بأكمله خالياً من الأصداف؛ إذا فحصت ثلاث نقاط ولم تجد شيئاً، يمكنك أن تكون واثقاً تماماً من أن الشاطئ نظيف.

ومع ذلك، إذا كنت تريد أن تكون أكثر عمومية وتصنف الاستجابة إلى أربعة أوعية (مثل "لا استجابة"، "استجابة جزئية"، "استجابة رئيسية"، و"استجابة كاملة")، فإن الرقم السحري يقفز إلى 5 شرائح. في محاكاتهم، سمح لهم أخذ 5 شرائح متباعدة بالتساوي بتصنيف الورم في الوعاء الصحيح أكثر من 90% من الوقت، بغض النظر عن أي من "العوالم" الأربعة التي كانوا فيها.

ولكن إليك العقبة: إذا كنت تريد أن تكون فائق الدقة وتقول، "الورم حي بنسبة 10% بالضبط"، أو "إنه حي بنسبة 23%"، فإن اللعبة تصبح أصعب بكثير. للحصول على هذا المستوى من التفاصيل بدقة تصل إلى 90% من الوقت، اقترحت عمليات المحاكاة أنك ستحتاج إلى 10 إلى 15 شريحة على الأقل.

لماذا يهم هذا الأمر (وما الذي لا يقوله)

يشير البحث إلى تحول كبير في كيفية تفكيرنا في تقطيع الأورام. حالياً، يقوم العديد من المستشفيات بتقطيع الأورام بناءً على حجمها — رب الله شريحة واحدة كل سنتيمتر مثلاً. هذا يعني أن الورم الصغير يحصل على شرائح قليلة جداً، والورم الضخم يحصل على كومة كبيرة منها. يجادل الباحثون بأن هذا يشبه قياس كعكة صغيرة وكعكة عملاقة بنفس المسافات بين المسطرة؛ قد تفوتك الفتات الصغيرة في الكعكة الصغيرة.

بدلاً من ذلك، تقترح عمليات المحاكاة الخاصة بهم أن أخذ عدد ثابت من الشرائح (مثل أخذ 5 دائماً، بغضاً عن الحجم) قد يكون طريقة أذكى وأكثر عدلاً للعب اللعبة. يبدو أن هذا النهج يتوسع بشكل جيد، مما يعطي "تذوقاً" ممثلاً للورم بأكمله سواء كان صغيراً أو كبيراً.

ومع ذلك، يوضح المؤلفون بحذر أن هذه عمليات محاكاة، وليست قواعد طبية نهائية. لقد بنوا نماذجهم باستخدام أورام الكلى، وهي غالباً ما تكون مستديرة الشكل، لذا فهم ليسوا متأكدين بنسبة 100% من كيفية عمل هذا مع الأورم ذات الأشكال الغريبة أو الأورام المنتشرة في كومة فوضوية. كما أشاروا إلى أنه في العالم الحقيقي، قد يحتاج أخصائيو علم الأمراض إلى فحص "مناطق الخطر" مثل الحواف، وهو أمر لا تستطيع محاكاة الكمبيوتر البسيطة التنبؤ به بشكل كامل.

لذا، بينما لا يثبت البحث أن 5 شرائح هي القانون المطلق للكون، إلا أنه يشير بقوة إلى أنه قد نتمكن من أداء عملنا بنفس الجودة باستخدام عدد أقل من الشرائح مما نعتقد. إذا صمدت هذه الفكرة في العالم الحقيقي، فقد توفر لأخصائيي علم الأمراض وقتاً وجهداً هائلين، مما يسم يسمح لهم بالتركيز على المرضى الذين هم في أمس الحاجة إليهم. إنها إشارة تبعث على الأمل بأننا قد لا نحتاج لتقطيع رغيف الخبة بأكمله لنعرف ما إذا كان طازجاً.