Forskning publisert i Science Translational Medicine i februar 2019 brukte en virtuell pasient til å teste stoffet, Fevipiprant. (Shutterstock)

A fersk undersøkelse viser at et gamechanger-stoff som heter Fevipiprant lover å senke pasientens risiko for å lide et astmaanfall og bli tatt inn på et sykehus.

Dette er første gang en stoffreduserende luftveis jevn muskelmasse - En viktig klinisk indikator for sykdomsgraden som øker sannsynligheten for hyppigere astmaanfall og til og med dødsfall - har blitt rapportert.

Sammen med Stang Smallwood, stipendiat fra British Royal Academy of Engineering, utviklet jeg datamodeller som tillot oss å simulere resultater fra a Phase 2 klinisk studie - å forutsi terapeutiske utfall hos pasienter

Den opprinnelige rettssaken ble ledet av Christopher Brightling, klinisk professor i respiratorisk medisin ved University of Leicester og hovedkoordinator for European Lung Foundation AirPROM.

Astma blir stadig mer vanlig

Astma påvirker rundt 339 millioner mennesker over hele verden, og dreper så mange som 1,000 mennesker hver dag, ifølge Global Asthma Report 2018.

Forekomsten av astma stiger, med lav- og mellominntektsland som lider mest - delvis fordi viktige medisiner er utilgjengelige, utilgjengelige eller har en upålitelig kvalitet.

Astma er forårsaket av kompliserte sett av interaksjoner mellom pasientens gener, celler og miljø som fører til en økning i glatt muskelmasse i luftveiene: en prosess referert til som "remodeling".

En mann har en helsemaske på skytrain i Bangkok, Thailand, i februar 2019, for å beskytte mot luft- og støvforurensning. (Shutterstock)

Våre luftveier består av flere forskjellige celletyper som eksisterer sammen i en svært bestilt tilstand. Luftveis lumen er foret med epitelceller og ytterligere inne i mesenkymet. Sistnevnte inneholder muskelceller som øker i masse under astma. Et annet viktig trekk ved luftveiene er de inflammatoriske cellene som rekrutteres i tilfelle en utenlandsk utfordring (som et allergen eller virus).

I helse virker disse tre elementene i harmoni for å sikre effektiv luftstrøm og passende respons på eksterne utfordringer. I astma kompromitteres disse harmoniske interaksjonene, noe som resulterer i økt muskelmasse.

Å utvikle en god strategi for å behandle astma krever en presis forståelse av faktorene som bidrar til sykdommens fremkomst. Vi kan ikke oppnå dette gjennom eksperimenter alene fordi så mange faktorer bidrar til sykdommen. Med matematiske modeller kan vi bruke hypoteser for å redusere systemets kompleksitet.

Vi lagde en "virtuell pasient"

I klinisk studie ble Fevipiprant observert redusere antall inflammatoriske celler og muskelmasse.

For å forstå hvordan, Jeg utviklet en matematisk modell som kombinerte epithelial, mesenkymale og inflammatoriske elementer - for å forstå hva som er ansvarlig for luftveisreformering under astma.

Jeg brukte noe som heter "Agent-basert modellering" - en matematisk tilnærming som bygger på regel sett som styrer interaksjoner mellom ulike modellelementer.

Jeg utviklet en "virtuell pasient" med alvorlig astma og ga dem virtuelle stoffer. Jeg sørget for at modellen fanger biologisk virkelighet ved først å administrere virtuelt Mepolizumab, som døde inflammatoriske celler i luftveiene. Den virtuelle pasientens ytelse var konsistent med kliniske resultater.

Jeg ga da den virtuelle pasienten Fevipiprant. Mens det viste samme mengde reduksjon i inflammatoriske celler som den kliniske studien, klarte det ikke å vise samme mengde reduksjon i muskelmasse som observert klinisk.

Dette førte til at Fevipiprant ikke handlet ikke ved å redusere betennelsen alene, men også direkte påvirker muskelmassen. Eksperimenter utført av Ruth Saunders ved University of Leicester, med muskelceller tatt fra pasienter foreslo at Fevipiprant reduserte rekruttering av celler kalt myofibroblaster, noe som legger til muskelmasse under remodeling.

Når denne sekundære funksjonen ble lagt til modellen, var den observerte reduksjonen i muskelmassen til den virtuelle pasienten i overensstemmelse med kliniske data.

Redusert avhengighet av steroider

Fevipiprant kan være en potensiell terapi for å forbedre luftveisreformering i astma.

Ved bruk av dette stoffet kan pasienter redusere deres avhengighet av steroider med høy dose, hvis bivirkninger inkluderer vektøkning, diabetes og høyt blodtrykk.

For det andre kan den "virtuelle pasienten" spille en rolle i stoffdesign og optimalisering, som potensielt reduserer narkotikaprovisjonskostnader.

Selv om dette trenger mer testing med andre terapier, er det en milepæl i pasientspesifikke modeller og lover en ny epoke med presisjon innen respiratorisk medisin.

Om forfatteren

Himanshu Kaul, postdoktor, University of British Columbia

Denne artikkelen er publisert fra Den Conversation under en Creative Commons-lisens. Les opprinnelige artikkelen.

Relaterte bøker

at InnerSelf Market og Amazon