ملخص كتاب المليونير الفوري : حكاية حكمة وثروة مارك فيشر

دورالبلوك تشين blockchain في الطب الجينومي (دليل 2023)

باستخدام مجموعات البيانات الجينية. يحاول الباحثون استخراج معلومات حول الآليات الجزيئية للأمراض البشرية. والتي يمكن أن تساعد في تحديد الطفرات الخاصة بمرض معين. تتكون البنية الجنية البشرية من حوالي 3 مليارات زوج قاعدي. بعض الأمراض الوراثية نادرة. وحتى بعض الأمراض الشائعة مثل ارتفاع ضغط الدم والسكري وما إلى ذلك. لديهم حساسية وراثية. لذلك ، تتطلب مجموعات البيانات بنية تحتية وخطوط أنابيب محددة للمعالجة. ومع ذلك أدت الزيادة في البيانات الجينية أيضًا إلى بعض المشكلات ، بما في ذلك الوصول إلى البيانات والأمان والخصوصية. لذلك يستخدم الباحثون البلوك تشين لحل هذه المشكلة وإجراء العمليات بسهولة على البيانات.

الطب الجيني هو مجال جديد من مجالات الطب يسمح بالتشخيص والعلاج المناسب للعديد من الأمراض الوراثية باستخدام البيانات الجينية الموجودة. ومع ذلك فإن الزيادة في البيانات الجينية تأتي أيضًا مع بعض المشكلات. بما في ذلك الوصول إلى البيانات والأمان والخصوصية. هذا هو المكان الذي ياتي فيه دور البلوك تشين . دعنا نستكشف معا في هذا المقال من موقع شغف كيفية عمل البلوك تشين في الطب الجينومي؟

ماهو الطب الجينومي

هو مجال خاص في علم الأحياء يتعامل مع بنية الجينية ووظيفته وتطوره ورسم خرائطه وتحريره. الجينوم هو مجموعة كاملة من المعلومات الجينية (تسمى أيضًا الحمض النووي) في الكائن الحي. يتضمن علم الجينوم أيضًا تسلسل الجينوم وتحليله من خلال استخدام المعلوماتية الحيوية وتسلسل الحمض النووي عالي الإنتاجية لتجميع وتحليل وظيفة وبنية الجينوم بأكمله.

- البيانات الجينية

• يتكون الجينوم البشري من 1.5 جيجا بايت تقريبًا من البيانات. بعض الأمراض الوراثية نادرة. وحتى بعض الأمراض الشائعة مثل ارتفاع ضغط الدم والسكري ومرض الزهايمر وُجِدَ أن لها قابلية وراثية.
• باستخدام رسم الخرائط الجينومية يمكن للعلماء فهم الآليات المتضمنة في الآلاف من هذه الأمراض النادرة والحالات الطبية الشائعة بشكل أفضل.
• يمكن بعد ذلك تطوير خرائط النتائج التي تسمح للعلماء بصياغة الحلول المناسبة والتدخلات. لطالما كان ضعف الوصول وعدم قابلية التشغيل البيني لهذه البيانات مشكلة في الرعاية الصحية.
• بعد أكثر من عقد من الانتهاء من مشروع الجينوم البشري. جعلت التطورات التكنولوجية تسلسل الجينوم وتحديد خصائص المعلومات الجينية في متناول الجميع.
• في كثير من الأحيان لا تحتوي البيانات الجينومية على مالك محدد بوضوح. مما يجعل هذه المعلومات عرضة للمشاركة العشوائية. مما يؤدي إلى مشاكل خصوصية للمالك الفعلي. هذا الحجم الكبير من البيانات الجينية المتاحة. في غياب أنظمة أمان ومصادقة قوية . يطرح مشاكل خطيرة يمكن حلها عن طريق تقنية البلوك تشين الجديدة.

البلوك تشين في علم الجينوم

تتمتع تقنية البلوك تشين بإمكانيات هائلة لبناء أنظمة المستقبل وتشكيل العالم الطبي بطرق جديدة. البلوك تشين عبارة عن دفتر أستاذ عام رقمي لا مركزي مصمم لتسجيل جميع البيانات على شبكتها. يتم نشر البلوك تشين على نطاق واسع في العديد من الصناعات. مثل التمويل والتعليم والرعاية الصحية وما إلى ذلك. قد تكون تقنية البلوك تشين جديدة. لكنها تلعب بالفعل دورًا رئيسيًا في الرعاية الصحية وخاصة في الطب الجيني. مع تزايد استخدام هذه التقنية في علم الجينوم. سيتمكن العلماء من اكتساب فهم أفضل لآليات المرض.ستساعد هذه المعرفة العلماء على تطوير علاجات وتدخلات أفضل لمجموعة متنوعة من الأمراض مع الحفاظ على الخصوصية والأمان.

لماذا تقنية البلوك تشين في علم الجينوم؟

فيما يلي بعض النقاط لفهم سبب فائدة البلوك تشين في علم الجينوم:

1- أمان البيانات الجينومية: 

البيانات الجينومية حساسة للغاية وحيوية. من منظور أمن البيانات توفرالبلوك تشين أمانًا ممتازًا للبيانات وسلامتها. تعد طرق الأمان مثل التشفير مفيدة في مكافحة انتهاكات البيانات. لكنها لا توفر حماية كاملة. يخترق المتسللون العديد من أنظمة المؤسسات الكبيرة التي تتمتع بأعلى مستوى من الأمان. ومع ذلك تساعد تقنية البلوك تشين المؤسسات من خلال توفير حماية أفضل ضد انتهاكات البيانات. يستخدم البلوك تشين تقنيات التجزئة لتخزين البيانات بشكل آمن. مما يساعد الأعمال على تأمين البيانات ويساعد أيضًا في مشاركة البيانات.

2- مشاركة البيانات الجينية:

بفضل البيانات الجينية وشبكة البلوك تشين. أصبح من الممكن الآن إرسال معلومات وراثية مجهولة المصدر حول العالم. تسمح الطبيعة اللامركزية لـلبلوك تشين بتبادل سهل وآمن للبيانات بين المنظمات. يمكن تخزين المعلومات في دفتر أستاذ خاص في قاعدة بيانات البلوك تشين التي تحافظ على المعلومات آمنة.

3- ثبات البيانات الجينومية: 

يوفر البلوك تشين ثبات البيانات الجينومية للمؤسسات. مما يساعد المنظمات على حماية المعلومات. نظرًا للهيكل اللامركزي لتقنية البلوك تشين. لا يمكن تغيير البيانات الجينومية لذلك سيتم تمرير أي تغييرات إلى جميع العقد لذلك لا أحد يغش هنا. ويمكن القول أن مشاركة البيانات الجينية آمنة للغاية.

4- الكفاءة: 

تستخدم المنظمة تقنية البلوك تشين لأسباب تتعلق بالكفاءة. حيث تقضي البلوك تشين على أي تدخل من طرف ثالث بين مشاركة البيانات الجينومية والأخطاء. مما يجعل النظام أكثر كفاءة وأسرع. نتيجة لذلك تصبح مشاركة البيانات أسهل وأكثر سلاسة وأسرع.

5- انخفاض التكاليف: 

نظرًا لأن البلوك تشين لا يتطلب طرفًا ثالثًا. فإنه يقلل من التكاليف للمؤسسات ويمنح الثقة للشركاء الآخرين. قبل تقنية البلوك تشين ، أنفقت المؤسسات الكثير من الأموال لأنها اضطرت إلى توظيف طرف ثالث للحفاظ على كل ما تفعله تقنية البلوك تشين.

الهيكل العام لتكنولوجيا البلوك تشين

البلوك تشين عبارة عن دفتر أستاذ موزع ثابت للمعاملات وأفضل تطبيقاته المعروفة حاليًا هي Bitcoin و Ethereum. إنه يعمل على نموذج سلسلة يمكن تتبعه وشفاف ولكن لا يمكن كسره. يتيح البلوك تشين التشغيل اللامركزي. لذا فهو يمنع نقطة واحدة من الفشل من خلال آلية توزيع طابع زمني. في هذه الشبكة يمكن تنفيذ المعاملات بشكل مباشر وآمن بين جميع المشاركين. يعد اتخاذ القرار بناءً على الإجماع أكثر كفاءة من اتخاذ القرار بناءً على سلطة واحدة. وهذا هو سبب تكييفه بواسطة البلوك تشين. وبالتالي فإن توزيع الطاقة في مجموعة متساوٍ. في بنية البلوك تشين تتم معالجة المعاملات على الكتل بقيم التجزئة الخاصة بها بدلاً من استخدام البيانات الأصلية.

في شبكة البلوك تشين تحتوي كل كتلة على قيمة التجزئة للكتلة السابقة كهيكل سلسلة وهذا الهيكل يخلق ثباتًا. أيضًا في أنظمة البلوك تشين. يستخدم جميع المستخدمين مفاتيحهم العامة والخاصة بدلاً من استخدام هوياتهم الحقيقية لتحديد الهوية. بينما قد تكون المفاتيح العامة معروفة للجميع. فإن المفاتيح الخاصة تكون فريدة لكل مستخدم وتستخدم لتوقيع المعاملات. لذلك يجب حماية المفاتيح الخاصة والحفاظ عليها بأمان. وبالتالي يُقال أن الإصدار الأول من البلوك تشين وهو شبكة البيتكوين مجهول الهوية. يختار المعدنون مجموعة من المعاملات المعلقة ويحاولون إنشاء كتلة مناسبة توفر الحل لأحجية تشفير معينة.

دورالبلوك تشين blockchain في الطب الجينومي

• البلوك تشين هو سجل عام رقمي للمعاملات والبيانات المخزنة في شكل كتل. يوفر شبكة لامركزية من البيانات القابلة للتوزيع التي يمكن مشاركتها بين أنظمة قواعد البيانات المترابطة.
• تستخدم تقنية البلوك تشين نظامًا ثابتًا ومختومًا بالوقت من الكتل التي تحتوي على بيانات. مما يجعلها في متناول أي شخص لديه نظام متصل في أي مكان في العالم بشرط حصوله على الإذن المناسب.
• تتيح هذه التقنية للمستخدمين التحكم في توزيع بياناتهم وبالتالي حماية خصوصيتهم. باستخدام تشفير المفتاح العام يمكن للمستخدمين تشفير بياناتهم لمزيد من الأمان. ومع ذلك في حالة بيع البيانات أو مشاركتها. يتلقى المستلم مفتاحًا خاصًا لفك تشفير المعلومات. وبالتالي منع الأشخاص غير المصرح لهم من الوصول إلى البيانات.
• توفرالبلوك تشين منصة للتفاعل المباشر بين مزودي البيانات (المستخدمين) والمشترين (شركات الأدوية و معاهد البحوث). بالإضافة إلى ذلك تحافظ مفاتيح التشفير أيضًا على إخفاء هوية المستخدمين أثناء تبادل البيانات.
• يمكن لهؤلاء المشترين بدورهم استخدام مجموعات المعلومات لدراسة الأنماط الجينية في مجموعة سكانية معينة. مما يتيح تطوير الأدوية والعلاجات الأخرى بناءً على الملامح الجينية التي تم تحليلها.
• باستخدام كتل التشفيرتقلل البلوك تشين من مخاطر تعديل البيانات والعبث بها. مما يوفر قاعدة بيانات أصلية لأغراض البحث ولتطوير تشخيصات وخيارات علاج جديدة للأمراض النادرة.
• بمجرد إضافة بيانات تسلسل الحمض النووي إلى قاعدة بيانات البلوك تشين. تصبح كتلة مميزة بطابع زمني. ثم يتم ربط كل كتلة بشكل مشفر بالكتل الأخرى في السلسلة لمنع العبث بالبيانات. بالإضافة إلى ذلك تسمح تقنية البلوك تشين لأصحاب البيانات بالتحكم في المعلومات التي يجب مشاركتها ومع من تتم مشاركتها في العقود الذكية.

تحديات علم الجينوم

1. التكلفة الإجمالية لاستخدام تسلسل الجينوم في الرعاية السريرية الروتينية عالية جدًا للأغراض العملية ومن المحتمل أن تتجاوز 1000 دولار / جينوم في مختبر واحد. هذا الموقف يجعل من الصعب المشاركة في مشروع تسلسل معين.
2. التحدي الآخر في مجال علم الجينوم هو إدارة البيانات. كما تتناول القضايا الحرجة الأربع التالية:الجمع ، المشاركة ، الملكية ، التخزين.
3. بذل الباحثون الكثير من الجهد في جمع البيانات. وبالتالي يتم اقتراح العديد من طرق جمع البيانات لإجراء أبحاث الجودة. بالإضافة إلى ذلك ، يجب الانتباه بعناية إلى التفاصيل ويجب تسجيل النتائج وتفسيرها بدقة.
4. تعد مشاركة البيانات الجينومية أيضًا مسألة حساسة للغاية لأن البيانات الجينومية تحتوي على معلومات خاصة حول ماضي الفرد وحاضره ومستقبله. يجب أن يتم تخزين البيانات بشكل آمن لأنه يمكن إساءة استخدام البيانات الجينومية لارتكاب جرائم أو لتصنيع عقاقير ضارة.
5. يرغب الأشخاص في ضمان الاحتفاظ ببياناتهم الشخصية بمستوى عالٍ من الحماية والسرية ويخشون عدم قدرتهم على التحكم في أذونات الوصول إلى البيانات وما إذا كان يمكن توفير إخفاء الهوية بالكامل.

في هذا الصدد حظيت تقنية البلوك تشين مؤخرًا باهتمام كبير في مختلف المجالات. بما في ذلك علم الجينوم. لأنه يقدم حلاً جذريًا لهذه المشاكل من زاوية مختلفة: نظام موزع وآمن وثابت. لديه القدرة على حل العديد من مشاكل الأمان والضبط. يمكنها أيضًا إحداث ثورة في مشاركة البيانات والحوسبة الآمنة في شبكة عامة. كما أن الأنظمة الأساسية القائمة على البلوك تشين لها تأثير كرة الثلج.

الاتجاهات الحالية في الأنظمة المستندة إلى البلوك تشين في علم الجينوم

دعونا نلقي نظرة على عصر الأنظمة القائمة على البلوك تشين لفهم الاتجاهات الحالية بشكل أفضل. وفقًا لمقال NLM (المكتبة الوطنية للطب). ينقسم عصر الأنظمة القائمة على البلوك تشين في علم الجينوم إلى ثلاثة عصور على النحو التالي:

1. دليل على عصر المفهوم (من 2016 إلى 2018): 

نظرًا لأن مفهوم البلوك تشين جديد في هذا المجال في هذا الوقت. فإن التطبيق المقترح يتطلب بعض التطوير الأساسي. الهدف الرئيسي لهذا العصر هو توفير تطبيق فعال لإثبات أنه يمكن استخدام منصة البلوك تشين لأنظمة الإدارة الصحية. في الوقت الحالي تمتلك منصات البلوك تشين ما يلي:

• تضمين مشاركة البيانات الجينومية ومشاركة السجلات الصحية الإلكترونية. بينما في العصور الأخرى يتم إجراء الأبحاث فقط لمشاركة السجلات الصحية الإلكترونية.
• في ذلك الوقت تم تصميم البنية التفصيلية لنظام الرعاية الصحية القائم على البلوك تشين. بينما في أوقات أخرى دمجت الطريقة المقترحة تقنيات أخرى في النظام عن طريق تقليل جزء البلوك تشين بمرور الوقت.

2. عصر تطوير Blockchain (من 2019 إلى 2020): 

في هذا العصر يتم تقديم التطبيقات المعقدة القائمة على السحابة والتشفير بشكل أساسي. المجالات الرئيسية للبحث خلال هذه الفترة كانت:

• يركز البحث على تصميم نظام رعاية صحية قائم على البلوك تشين كما في العصر الأول.
• لا يركز البحث على التنبؤ بالأمراض وطرق مراقبة المريض. ولكن على استخدام تقنيات التشفير المختلفة في النظام لزيادة أمان النظام. وتنفيذ الوحدات التي تدعم البلوك تشين و "تقييم الأداء".

3. Blockchain كعصر منصة (2021 إلى الوقت الحاضر): 

• في هذا العصريتم تحويل البلوك تشين إلى منصة مع خوارزميات إضافية قائمة على الذكاء الاصطناعي تعمل على البلوك تشين النظام الأساسي. يمكن اعتبار هذه الفترة بمثابة الفترة الأولى لبناء نظام بيئي للبيانات باستخدام تقنية البلوكتشين. المجالات الرئيسية للبحث خلال هذه الفترة كانت:
• يركز البحث على تطوير نظام رعاية صحية قائم على البلوك تشين مع إمكانيات مراقبة المريض والتنبؤ بالأمراض.
• تم دمج أساليب الذكاء الاصطناعي في النظام لإيلاء المزيد من الاهتمام لهذه القضايا وتقييم أداء النظام من هذا المنظور.

الشركات الرائدة في مجال ضخ البلوك تشين جينوم

1. شركة  DNAtix 

هي شركة تكنولوجيا حيوية إسرائيلية تستخدم البلوك تشين لتمكين تبادل البيانات والتسلسل الجيني. قامت DNAtix ببناء نظام البلوك تشين الخاص بها لتمكين النقل المجهول لمعلومات الحمض النووي.

2. شركة Shivom 

هي شركة طب الجينوم والدقة رائدة في استخدام تقنية البلوك تشين في الطب الجيني. طورت الشركة معرفًا عالميًا فريدًا للجينوم يربط بيانات الحمض النووي بمالك تسلسل الحمض النووي في نظام قاعدة بيانات البلوك تشين. قامت Shivom أيضًا بتطوير Omix Token (OMX). وهي عملة تبادل البيانات. يستخدم OMX لتشجيع تنزيل بيانات الحمض النووي وتبادلها. مما يتيح للمستخدمين بدورهم الحصول على منتجات وخدمات معينة.

قد تكون تقنية Blockchain جديدة لكنها تقود بالفعل ثورة كبيرة في صناعة الرعاية الصحية. لا سيما في مجال الطب الجيني. مع انتشار التكنولوجيا في علم الجينوم سيتمكن المزيد والمزيد من الباحثين من اكتساب فهم أعمق لآليات المرض. ستساعد هذه المعرفة في تطوير علاجات وتدخلات أفضل لمجموعة متنوعة من الأمراض مع الحفاظ على الخصوصية وأمن البيانات.

الاسئلة الشائعة عن البلوك تشين جينيوم 

1- لماذا تعتبر تقنية Blockchain مناسبة للمعلوماتية الحيوية والتطبيقات الطبية؟

تلعب البلوك تشين دورًا مهمًا في المعلوماتية الحيوية والتطبيقات الصحية لأنها تقلل من تكلفة التحليل في علم الجينوم والتطبيقات الصحية. 

• تعتبر معاملات البيانات على أنظمة البلوك تشين أسرع وأكثر كفاءة من العمليات التقليدية.
• أكبر ميزة لـلبلوك تشين هي أنه يمكن التلاعب بالبيانات المخزنة في النظام المركزي. بينما لا يمكن التلاعب ببيانات البلوك تشين. نظرًا لأنه نظام موزع ، فإن كل معاملة بيانات باستخدام البلوك تشين تصبح أكثر شفافية ويمكن تتبعها.
• تمنع البلوك تشين الاحتيال والأنشطة غير المصرح بها بشكل أفضل من الأنظمة الأخرى.

2- لماذا تقنية Blockchain غير مناسبة للمعلوماتية الحيوية والتطبيقات الطبية؟

• أكبر مشكلة في علم الجينوم والرعاية الصحية هي أن الناس لا يريدون مشاركة البيانات الأولية مباشرة. لأنه بمساعدة البيانات الجينية الكاملة يمكن اكتشاف الناس والحصول على معلومات عن أسلافهم.
• في معاملات البلوك تشين يتم تخزين البيانات في قيمة التجزئة الخاصة بها بدلاً من البيانات الأصلية.
• لا يمكن لعلم الجينوم أو أنظمة الرعاية الصحية الحالية أو القائمة على البلوك تشين توفير إخفاء الهوية بالكامل حتى يستخدم الأشخاص الأجهزة القابلة للارتداء للحصول على نتائج الاختبار الخاصة بهم.

استنتاج اخير

في هذه المقالة اكتسبنا المعرفة حول دورالبلوك تشين blockchain في الطب الجينومي. لدينا أيضًا مقدمة أساسية لـلبلوك تشين وناقشنا الدور الذي تلعبه البلوك تشين (أو لديه القدرة على لعبه) في صناعة الجينوم. ثم فكرنا في بعض الشركات الرائدة بالفعل في صناعة جينوم blockchain وتعلمنا مدى ريادة هذا المفهوم حقًا.