Cercetările publicate în Science Translational Medicine în februarie 2019 au folosit un pacient virtual pentru a testa medicamentul, Fevipiprant. (Shutterstock)

A studiu recent arată că un medicament schimbător de jocuri numit Fevipiprant promite să reducă riscurile pacienților de a suferi un atac de astm și de a fi internați într-un spital.

Aceasta este prima dată un medicament care reduce masa musculară netedă a căilor respiratorii - a fost raportat un indicator clinic cheie al severității bolii care crește probabilitatea unor atacuri de astm mai frecvente și chiar decese.

Împreuna cu Rod Smallwood, coleg al Academiei Regale Britanice de Inginerie, am dezvoltat modele computerizate care ne-au permis să simulăm rezultatele dintr-un Faza 2 studiu clinic - să prezică rezultatele terapiei la pacienți.

Procesul inițial a fost condus de Christopher Brightling, profesor clinic în medicină respiratorie la Universitatea din Leicester și coordonator principal al Fundației europene pulmonare AirPROM.

Astmul este din ce în ce mai frecvent

Astmul afectează în jur de 339 de milioane de oameni din întreaga lume, ucigând până la 1,000 de persoane în fiecare zi, potrivit Raportul global asupra astmului 2018.

Prevalența astmului este în creștere, țările cu venituri mici și medii suferind cel mai mult - în parte, deoarece medicamentele esențiale sunt indisponibile, inaccesibile sau sunt de o calitate nesigură.

Astmul este cauzat de un set complex de interacțiuni între genele, celulele și mediul pacientului care duc la creșterea masei musculare netede a căilor respiratorii: un proces denumit „remodelare”.

Un bărbat poartă o mască de sănătate pe trenul skytrain din Bangkok, Thailanda, în februarie 2019, pentru a se feri de poluarea aerului și a prafului. (Shutterstock)

Căile noastre aeriene sunt compuse din mai multe tipuri diferite de celule care există împreună într-o stare foarte ordonată. Lumenul căilor respiratorii este căptușit de celule epiteliale și, mai în interior, de mezenchim. Acesta din urmă conține celule musculare care cresc în timpul astmului. O altă caracteristică crucială a căilor respiratorii sunt celulele inflamatorii care sunt recrutate în cazul unei provocări străine (cum ar fi un alergen sau un virus).

În sănătate, aceste trei elemente funcționează în armonie pentru a asigura un flux de aer eficient și un răspuns adecvat la provocările externe. În astm, aceste interacțiuni armonice sunt compromise, ducând la creșterea masei musculare.

Dezvoltarea unei strategii solide pentru tratarea astmului necesită o înțelegere precisă a factorilor care contribuie la apariția bolii. Nu putem realiza acest lucru doar prin experimentare, deoarece atât de mulți factori contribuie la boală. Cu modelele matematice, putem folosi ipoteze pentru a ajuta la reducerea complexității sistemului.

Am făcut un „pacient virtual”

În studiul clinic, s-a observat Fevipiprant reduce numărul de celule inflamatorii si masa musculara.

Pentru a înțelege cum, Am dezvoltat un model matematic care a combinat elementele epiteliale, mezenchimale și inflamatorii - pentru a înțelege ce este responsabil pentru remodelarea căilor respiratorii în timpul astmului.

Am folosit ceva numit „Modelare bazată pe agent” - o abordare matematică care se bazează pe seturi de reguli care guvernează interacțiunile dintre diferite elemente de model.

Am dezvoltat un „pacient virtual” cu astm sever și le-am administrat medicamente virtuale. M-am asigurat că modelul captează realitatea biologică administrând mai întâi Mepolizumab virtual, care a ucis celulele inflamatorii din căile respiratorii. Performanța pacientului virtual a fost în concordanță cu rezultatele clinice.

Am dat apoi pacientului virtual Fevipiprant. Deși a arătat aceeași cantitate de reducere a celulelor inflamatorii ca și în studiul clinic, nu a reușit să arate aceeași cantitate de reducere a masei musculare ca cea observată clinic.

Acest lucru a condus la concluzia că Fevipiprant a acționat nu prin reducerea inflamației singur, ci și prin impactul direct asupra masei musculare. Experimente realizate de Ruth Saunders la Universitatea din Leicester, cu celule musculare luate de la pacienți, a sugerat că Fevipiprant a redus recrutarea celulelor numite miofibroblaste, care se adaugă la masa musculară în timpul remodelării.

Când această caracteristică secundară a fost adăugată la model, reducerea observată a masei musculare a pacientului virtual a fost în concordanță cu datele clinice.

Dependență redusă de steroizi

Fevipiprantul ar putea fi o terapie potențială pentru îmbunătățirea remodelării căilor respiratorii în astm.

Utilizarea acestui medicament ar putea permite pacienților să-și reducă dependența de steroizi cu doze mari, ale căror efecte secundare includ creșterea în greutate, diabetul și tensiunea arterială crescută.

În al doilea rând, „pacientul virtual” poate juca un rol în proiectarea și optimizarea medicamentelor, reducând potențial costurile de dezvoltare a medicamentelor.

Deși acest lucru are nevoie de mai multe teste cu alte terapii, acesta este un moment important în modelele specifice pacientului și promite o nouă eră de precizie în medicina respiratorie.

Despre autor

Himanshu Kaul, bursier postdoctoral, Universitatea din British Columbia

Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.

Cărți conexe

at InnerSelf Market și Amazon