Дослідження, опубліковане в Science Translational Medicine у ​​лютому 2019 року, використовувало віртуального пацієнта для тестування препарату Февіпіпрант. (Шаттерсткі)

A Недавнє дослідження показує, що препарат для обміну ігор під назвою Февіпіпрант обіцяє знизити ризик пацієнтів перенести напад астми та потрапити до лікарні.

Це перший раз препарат, що зменшує масу гладких м’язів дихальних шляхів - повідомляється про ключовий клінічний показник тяжкості захворювання, який збільшує ймовірність частіших нападів астми і навіть смертей.

Разом з Род Смолвуд, Співробітник Британської Королівської інженерної академії, я розробив комп'ютерні моделі, які дозволили нам змоделювати результати з Фаза 2 клінічне випробування - прогнозувати результати терапії у пацієнтів.

Оригінальний судовий процес провів Крістофер Брайтлінг, клінічний професор з респіраторної медицини в Університеті Лестера та головний координатор Європейського фонду легенів AirPROM.

Астма стає все більш поширеною

Астма вражає близько 339 мільйонів людей у ​​всьому світі, щодня вбиваючи до 1,000 людей, за даними Глобальний звіт про астму 2018.

Поширеність астми зростає, найбільше страждають країни з низьким та середнім рівнем доходу - частково через те, що основні ліки недоступні, недоступні або мають ненадійну якість.

Астма спричинена складним набором взаємодій між генами, клітинами та навколишнім середовищем пацієнта, які призводять до збільшення гладкої м’язової маси дихальних шляхів: процес, який називають «ремоделюванням».

Чоловік одягає маску здоров’я на космічному сполученні в Бангкоку, Таїланд, у лютому 2019 року для захисту від забруднення повітря та пилу. (Шаттерсткі)

Наші дихальні шляхи складаються з кілька різних типів клітин які існують разом у впорядкованому стані. Просвіт дихальних шляхів вистелений епітеліальними клітинами, а далі всередині - мезенхімою. Останній містить м’язові клітини, які збільшуються в масі під час астми. Ще однією найважливішою особливістю дихальних шляхів є запальні клітини, які набираються у разі стороннього ураження (наприклад, алергену чи вірусу).

В охороні здоров’я ці три елементи гармонійно працюють, забезпечуючи ефективний потік повітря та належну реакцію на зовнішні виклики. При астмі ці гармонічні взаємодії порушуються, що призводить до збільшення м’язової маси.

Розробка обґрунтованої стратегії лікування астми вимагає чіткого розуміння факторів, що сприяють виникненню захворювання. Ми не можемо досягти цього лише експериментально, оскільки стільки факторів сприяє захворюванню. За допомогою математичних моделей ми можемо використовувати гіпотези, щоб допомогти зменшити складність системи.

Ми зробили "віртуального пацієнта"

У клінічному дослідженні спостерігалось застосування Февіпіпранту зменшити кількість запальних клітин і м'язової маси.

Щоб зрозуміти як, Я розробив математичну модель що поєднували епітеліальний, мезенхімальний та запальний елементи - щоб зрозуміти, що відповідає за перебудову дихальних шляхів під час астми.

Я використовував щось, що називається “Агентне моделювання” - математичний підхід, який спирається на набори правил, що регулюють взаємодію між різними елементами моделі.

Я розробив «віртуального пацієнта» з важкою астмою і дав їм віртуальні препарати. Я переконався, що модель фіксує біологічну реальність, спочатку ввівши віртуальний Меполізумаб, який вбивав запальні клітини в дихальних шляхах. Ефективність віртуального пацієнта була відповідно до клінічних результатів.

Потім я дав віртуальному пацієнту Февіпіпрант. Хоча він продемонстрував таку ж кількість зменшення запальних клітин, як і клінічне випробування, він не продемонстрував тієї ж кількості зменшення м’язової маси, що спостерігався клінічно.

Це призвело до висновку, що Февіпіпрант діяв не лише зменшуючи запалення, а й безпосередньо впливаючи на м’язову масу. Експерименти, проведені Рут Сондерс в університеті Лестера за допомогою м’язових клітин, взятих у пацієнтів, Февіпіпрант зменшував набір клітин, які називаються міофібробластами, які додають м’язовій масі під час ремоделювання.

Коли цю вторинну характеристику додали до моделі, спостережуване зменшення м’язової маси віртуального пацієнта відповідало клінічним даним.

Знижена залежність від стероїдів

Февіпіпрант може бути потенційною терапією для поліпшення ремоделювання дихальних шляхів при астмі.

Використання цього препарату може дозволити пацієнтам зменшити свою залежність від високих доз стероїдів, побічними ефектами яких є збільшення ваги, діабет та високий кров'яний тиск.

По-друге, «віртуальний пацієнт» може відігравати роль у розробці та оптимізації лікарських засобів, потенційно знижуючи витрати на розробку ліків.

Незважаючи на те, що це потребує додаткового тестування за допомогою інших методів лікування, це важливий етап у моделях для конкретного пацієнта та обіцяє нову еру точності в роботі респіраторної медицини.

про автора

Хіманшу Каул, докторант, Університет Британської Колумбії

Ця стаття перевидана з Бесіда за ліцензією Creative Commons. Читати оригінал статті.

Суміжні книги

at InnerSelf Market і Amazon