جامعة محمد بن زايد للذكاء الاصطناعي تجمع خبراء المعلوماتية الحيوية في ورشة عمل صيفية حول الخلايا الفردية

التقى مجتمع المعلوماتية الحيوية في دولة الإمارات العربية المتحدة في جامعة محمد بن زايد للذكاء الاصطناعي لاستكشاف بيانات العلوم البيولوجية للخلايا الفردية، وذلك ضمن فعاليات ورشة العمل الصيفية الأولى حول الخلايا الفردية التي نظّمها قسم علم الأحياء الحاسوبي في الجامعة.

استضاف الورشة الدكتور إدواردو بلترامي، الأستاذ المساعد في قسم علم الأحياء الحاسوبي في جامعة محمد بن زايد للذكاء الاصطناعي، وطالب الدكتوراة الزائر لويس مانييرو، وجرت فعالياتها على مدار يومين في حرم الجامعة بمدينة مصدر بمشاركة أكثر من 25 مشاركاً ومتحدثاً. وقد صُمِّمت الورشة لتطوير المهارات العملية في مجال المعلوماتية الحيوية، ومناقشة أبرز الموضوعات في هذا المجال، وتعزيز منظومة المعلوماتية الحيوية على المستوى الإقليمي، حيث تضمنت ثلاث جلسات تدريبية، وتسع محاضرات، وفرصاً كبيرة للتعارف بين المشاركين.

يقول الدكتور بلترامي في سياق حديثه عن الورشة: “نظمنا هذه الورشة بهدف تعزيز القدرات وبناء جسور التواصل بين الباحثين في المنطقة المهتمين بالعلوم البيولوجية للخلايا الفردية. كانت فرصة قيّمة لطلابنا للتفاعل مع الباحثين الآخرين. في وقت سابق من هذا العام، درّستُ المقرر الأول في قسمنا تحت عنوان “مقدمة في العلوم البيولوجية والمعلوماتية الحيوية للخلايا الفردية”، ثم جاءت هذه الورشة لتوفر فرصة مثالية لتوسيع شبكة مجتمعنا العلمي”.

ويمضي قائلاً: “تضمنت الورشة جلسات تدريبية ومجموعة من المحاضرات القصيرة التي قدّمها المشاركون أنفسهم. وكان الهدف منها تعريف الحضور على أدوات ومنهجيات جديدة، بالإضافة إلى الأبحاث التي يعمل عليها زملاؤهم لتشجيع التعاون المستقبلي فيما بينهم”.

بناء القدرات

شكّلت الجلسات التدريبية الثلاث أساس ورشة العمل التي استمرت لمدة يومين، وقدمها كل من الدكتور إدواردو بلترامي من جامعة محمد بن زايد للذكاء الاصطناعي، وماريانو غابيتو من “معهد آلن”، ولوك زابيا من شركة “داتا إنتيويتف”.

وقد استهل الدكتور بلترامي ورشة العمل بجلسة عنوانها “مقدمة في تحليل العلوم البيولوجية للخلايا الفردية باستخدام نظام scvi-tools”. تلتها جلسة لماريانو غابيتو بعنوان “تعلم الآلة متعدد الوسائط لتحليل الأنماط المتعددة للعلوم البيولوجية”، حيث قدّم نماذج احتمالية متقدمة من بينها نظام التشفير التلقائي المتغير، ونماذج متعددة تُحقق الدمج بين أنواع مختلفة من البيانات الحيوية، ونماذج توليدية عميقة صُممت خصيصاً لتحليل بيانات الكروماتين والنسخ الجيني والتعبير البروتيني على مستوى الخلايا الفردية.

في اليوم الثاني، وبعد سلسلة من المحاضرات القصيرة التي قدمها المشاركون، استعرض لوك زابيا مبادرة بعنوان “المسائل المفتوحة في تحليل الخلايا الفردية: نحو إنشاء معيار مرجعي جديد”.

يتحدث زابيا عن مبادرته قائلاً: “تهدف مبادرة المسائل المفتوحة إلى إنشاء معايير مرجعية مستمرة تقودها مجتمعات البحث العلمي لحل مسائل في تحليل الخلايا الفردية. عرّفتُ المشاركين في جلستي التدريبية بهذه المبادرة وناقشت بعض التفاصيل الفنية الخاصة بكيفية المساهمة فيها. وآمل أن يكون المشاركون قد اكتسبوا فهماً أفضل لماهية هذه المبادرة وكيف يمكن أن تساعدهم في مشاريعهم البحثية المرتبطة بالخلايا الفردية”.

مناقشة أبرز الموضوعات البحثية

إلى جانب الجلسات التدريبية، شملت ورشة العمل تسع محاضرات تناولت أبرز الأبحاث الجارية في مجال المعلوماتية الحيوية، ومن بينها “نمذجة ديناميات السرطان باستخدام بيانات تسلسل الحمض النووي الريبوزي للخلايا الفردية”، و”الاضطرابات فوق الجينية كمحرك للخواص الجذعية وهروب الخلايا من الشيخوخة وعدم تجانس الأورام”، و”تسلسل الخلايا الفردية في دماغ الفأر: رؤى حول الإيقاعات اليومية واضطرابات المزاج”.

وقدمت تالا شاهين، الباحثة المشاركة في مرحلة ما بعد الدكتوراة في جامعة نيويورك أبوظبي، محاضرة بعنوان “علم النسخ الجيني للخلايا الفردية تكشف عن اختلافات بين الأعراق في الاستجابة المناعية لملاريا المنجلية”.

تقول شاهين: “استعرضتُ في محاضرتي كيف يمكن لعلم النسخ الجيني للخلايا الفردية الكشف عن الآليات المناعية التي تؤدي إلى تباين قابلية الإصابة بمرض الملاريا بين مجموعتين عرقيتين مختلفتين في غرب أفريقيا. وقد أظهرنا أن دمج بيانات الخلايا الفردية مع التباينات الجينية عند البشر يبرز اختلافات جوهرية في الاستجابة المناعية لدى أنواع معينة من الخلايا، مما قد يفسّر سبب انخفاض قابلية إحدى المجموعتين للإصابة بالملاريا. آمل أن يكون المشاركون قد اكتسبوا فهماً أعمق لقوة منهجيات الخلايا الفردية في دراسة المناعة لدى مجموعات سكانية محددة، ولأهمية التنوع في أبحاث الجينوم”.

كما ألقى محمد كسّاب، طالب الدكتوراة في قسم الرؤية الحاسوبية في جامعة محمد بن زايد للذكاء الاصطناعي، محاضرة بعنوان “تحليل مقارن لطرق دمج بيانات تسلسل الحمض النووي الريبوزي للخلايا الفردية القائمة على التشفير التلقائي المتغير: scVI وmrVI وLDVAE”، وهو مشروع تم تطويره خلال الفصل الدراسي ويجري الآن تحسينه بناءً على الملاحظات الواردة من المشاركين.

يقول كسّاب موضحاً الهدف من الدراسة: “تهدف هذه الدراسة إلى تقييم ثلاثة نماذج تعتمد على التشفير التلقائي المتغير، وهي scVI وmrVI وLDVAE، من حيث قدرتها على دمج دفعات البيانات في تسلسل الحمض النووي الريبوزي للخلايا الفردية. وقد درستُ تأثير عوامل الضبط على أداء هذه النماذج، مع التركيز بشكل خاص على أبعاد الفضاء الكامن، وعدد الطبقات المخفية، وعدد العقد المخفية”.

ويضيف قائلاً: “آمل أن يكون الحضور قد اكتسبوا بعض الأفكار العملية التي تساعدهم في اختيار وضبط نماذج التشفير التلقائي المتغير المناسبة لدمج بيانات تسلسل الحمض النووي الريبوزي للخلايا الفردية، ووصلوا إلى فهم أوضح لكيفية تأثير اختيارات الدمج على التحليلات اللاحقة للبيانات”.

تؤكد شاهين أن هذه الورش تلعب دوراً جوهرياً في بناء مجتمع قوي ومتماسك في مجال المعلوماتية الحيوية قادر على دفع هذا المجال إلى الأمام، حيث تقول: “في ظل الدور المتزايد والمحوري للذكاء الاصطناعي في العلوم، أصبح من المهم أكثر من أي وقت مضى متابعة الأدوات والأساليب الجديدة. وورش العمل هذه ضرورية لالتقاء مجتمع المعلوماتية الحيوية وتبادل أفضل الممارسات، ومعالجة التحديات المشتركة، واستكشاف المناهج المتقدمة مثل scVI، وتعزيز التعاون بين مختلف التخصصات. كما أنها توفر فرصاً قيّمة للإرشاد والنقاش وسدّ الفجوة بين الابتكار الحاسوبي والتطبيقات البيولوجية”.

تحقيق الإنجازات

بعد النجاح اللافت لورشة العمل، أعرب الدكتور بلترامي عن سعادته بالنجاح في جمع مجموعة متميزة من الطلاب والباحثين ذوي الخبرات المتنوعة، معتبراً ذلك عاملاً أساسياً للتقدم الفردي والجماعي في المجال.

وهو يقول في هذا الصدد: “العِلم بطبيعته مسعىً اجتماعي جماعي، ويظهر ذلك بوضوح في العلوم التجريبية كعلم الأحياء، حيث لا يحدث التقدم إلا من خلال التعاون بين أشخاص يتمتعون بمهارات وخبرات مختلفة. شهدت ورشة العمل مشاركة باحثين يتمتعون بخلفيات تجريبية قوية في علوم الأحياء وينتجون بيانات علمية عالية الجودة، إضافةً إلى مشاركة متميزة من مجتمع جامعة محمد بن زايد للذكاء الاصطناعي الذي يتمتع بمهارات متقدمة في الجوانب الحاسوبية. هذه هي الطريقة الصحيحة لإجراء بحث علمي متعدد التخصصات. أردنا تعليم المشاركين وتعريفهم بلغات وأساليب وأدوات جديدة، وإطلاعهم على ثقافات علمية مختلفة عن التي اعتادوا عليها. هكذا تتحقق الإنجازات الحقيقية.”

ويختتم الدكتور بلترامي كلامه بالإشارة إلى أنه يسعى مع بقية فريق قسم علم الأحياء الحاسوبي، التابع لكلية الصحة العامة الرقمية التي تم إنشاؤها حديثاً في جامعة محمد بن زايد للذكاء الاصطناعي، إلى إقامة ورش عمل مشابهة في المستقبل القريب: “نتوقع إقامة المزيد من الورش خلال فصل الخريف القادم، وستنظم كلية الصحة العامة الرقمية ندوة أخرى في شهر أكتوبر. كما سيطلق القسم برامج الماجستير والدكتوراة في عام 2026. وستكون هذه من البرامج القليلة من نوعها على مستوى منطقة الخليج. هذه مسؤولية كبيرة بالنسبة لنا، وأنا على ثقة تامة بأن لدينا كل ما يلزم للنجاح والمساهمة في قيادة جهود دولة الإمارات العربية المتحدة لتخريج الجيل القادم من القادة في مجال علم الأحياء الحاسوبي”.