Tutkimus, joka julkaistiin Science Translational Medicine -lehdessä helmikuussa 2019, käytti virtuaalista potilasta lääkkeen, Fevipiprantin, testaamiseen. (Shutterstock)

A Tuoreen tutkimuksen osoittaa, että gamechanger-lääke nimeltä Fevipiprant lupaa alentaa potilaiden riskiä kärsiä astmakohtauksesta ja tulla sairaalaan.

Tämä on ensimmäistä kertaa lääkeainetta vähentävä hengitysteiden sileän lihaksen massa - keskeinen kliininen indikaattori sairauden vakavuudesta, joka lisää todennäköisempää astmahyökkäyksiä ja jopa kuolemia - on raportoitu.

Yhdessä Rod Smallwood, brittiläisen Royal Academy of Engineeringin kollegani, kehitin tietokonemalleja, joiden avulla voimme simuloida tuloksia a Vaiheen 2 kliininen tutkimus - ennustaa hoitotuloksia potilailla.

Alkuperäistä oikeudenkäyntiä johti Christopher Brightling, kliininen professori hengityslääketieteessä Leicesterin yliopistossa ja Euroopan keuhkojen säätiön päätoimittaja AirPROM.

Astma on yhä yleisempää

Astma vaikuttaa ympäri maailmaa 339 miljoonan ihmisen ympärille ja tappaa niin monta kuin 1,000-ihmistä päivittäin Global Asthma -raportti 2018.

Astman esiintyvyys on lisääntymässä, ja pienet ja keskituloiset maat kärsivät eniten - osittain, koska välttämättömät lääkkeet eivät ole käytettävissä, kohtuuhintaisia ​​tai epäluotettavia.

Astmaa aiheuttaa monimutkainen vuorovaikutus potilaan geenien, solujen ja ympäristön välillä, jotka johtavat hengitysteiden sileän lihasmassan kasvuun: prosessi, jota kutsutaan "remodelingiksi".

Mies kuluu helmikuussa 2019issa Bangkokissa, Thaimaassa sijaitsevassa skytrainissa terveydenhuollon suojana ilman ja pölyn pilaantumisen estämiseksi. (Shutterstock)

Meidän hengitystiet koostuvat useita eri solutyyppejä jotka ovat yhdessä hyvin järjestetyssä tilassa. Hengitysteiden lumen on vuorattu epiteelisoluilla ja sisäpuolella mesenkyymillä. Jälkimmäinen sisältää lihassoluja, jotka lisäävät massan astman aikana. Toinen hengitysteiden tärkeä piirre on tulehdukselliset solut, jotka rekrytoidaan vieraan altistuksen yhteydessä (kuten allergeeni tai virus).

Terveydessä nämä kolme tekijää toimivat sopusoinnussa tehokkaan ilmavirran ja ulkoisten haasteiden vastaamisen varmistamiseksi. Astmassa nämä harmoniset vuorovaikutukset vaarantuvat, mikä johtaa lisääntyneeseen lihasmassaan.

Älykäs strategian kehittäminen astman hoitamiseksi edellyttää täsmällistä ymmärtämistä tekijöistä, jotka vaikuttavat taudin syntymiseen. Emme voi saavuttaa tätä pelkästään kokeilun avulla, koska niin monet tekijät vaikuttavat tautiin. Matemaattisten mallien avulla voimme käyttää hypoteeseja järjestelmän monimutkaisuuden vähentämiseksi.

Teimme "virtuaalisen potilaan"

Kliinisessä tutkimuksessa Fevipiprantia havaittiin vähentää tulehdussolujen määrää ja lihasmassaa.

Ymmärtääkseni, Kehitin matemaattisen mallin jotka yhdistivät epiteeli-, mesenkymaaliset ja tulehduselementit - ymmärtääkseen, mikä on vastuussa hengitysteiden uudelleenkehittämisestä astman aikana.

Käytin jotain, jota kutsuttiin ”Agenttipohjainen mallinnus” - matemaattinen lähestymistapa, joka perustuu eri mallielementtien välisiä vuorovaikutuksia sääteleviin sääntöihin.

Kehitin "virtuaalisen potilaan", jolla oli vakava astma, ja antoi heille virtuaalisia lääkkeitä. Varmistin, että malli otti biologisen todellisuuden talteen antamalla ensin virtuaalisen Mepolitsumabin, joka tappoi tulehdukselliset solut hengitysteissä. Potilaiden virtuaalinen suorituskyky oli kliinisten tulosten mukaisesti.

Annoin sitten virtuaalisen potilaan Fevipiprantin. Vaikka sillä oli sama määrä tulehdussolujen vähenemistä kuin kliinisessä tutkimuksessa, se ei osoittanut yhtä paljon lihaksen vähenemistä kuin kliinisesti havaittiin.

Tämä johti siihen johtopäätökseen, että Fevipiprant ei toiminut pelkästään vähentämällä tulehdusta vaan myös vaikuttamalla suoraan lihasmassaan. Kokeet, jotka Ruth Saunders Leicesterin yliopistossa potilaista otetut lihassolut viittasivat siihen, että Fevipiprant vähensi myofibroblasteiksi kutsuttujen solujen rekrytointia, mikä lisää lihasmassaa remodelingin aikana.

Kun tämä toissijainen ominaisuus lisättiin malliin, havaittu virtuaalisen potilaan lihasmassan väheneminen oli yhdenmukainen kliinisten tietojen kanssa.

Vähentynyt riippuvuus steroideista

Fevipiprantti voi olla potentiaalinen hoito hengitysteiden remodelingin parantamiseksi astmassa.

Tämän lääkkeen käyttö voi antaa potilaille mahdollisuuden vähentää riippuvuuttaan suuriannoksisista steroideista, joiden sivuvaikutuksia ovat painonnousu, diabetes ja korkea verenpaine.

Toiseksi "virtuaalinen potilas" voi olla osallisena huumeiden suunnittelussa ja optimoinnissa, mikä mahdollisesti alentaa lääkekehityksen kustannuksia.

Vaikka tämä vaatii enemmän testejä muiden hoitojen kanssa, se on virstanpylväs potilaskohtaisissa malleissa ja lupaa uuden aikakauden tarkkuuden hengityselimissä.

Author

Himanshu Kaul, tutkijatohtori University of British Columbia

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

Liittyvät kirjat

at InnerSelf Market ja Amazon