งานวิจัยที่ตีพิมพ์ใน Science Translational Medicine ในเดือนกุมภาพันธ์ 2019 ใช้ผู้ป่วยเสมือนจริงเพื่อทดสอบยา Fevipiprant (Shutterstock)

A ผลการศึกษาล่าสุด แสดงว่ายาเปลี่ยนเกมชื่อเฟวิพิพรันต์ สัญญาว่าจะลดความเสี่ยงของผู้ป่วยที่จะเป็นโรคหอบหืดและเข้ารับการรักษาในโรงพยาบาล.

นี่คือ ครั้งแรกที่ใช้ยาลดมวลกล้ามเนื้อเรียบทางเดินหายใจ air — มีรายงานตัวบ่งชี้ทางคลินิกที่สำคัญของความรุนแรงของโรคที่เพิ่มโอกาสที่โรคหอบหืดจะกำเริบบ่อยขึ้นและแม้กระทั่งการเสียชีวิต—ได้รับรายงานแล้ว

พร้อมด้วย ร็อด สมอลวูด, เพื่อนของ British Royal Academy of Engineering ฉันได้พัฒนาโมเดลคอมพิวเตอร์ที่ช่วยให้เราสามารถจำลองผลลัพธ์จากa การทดลองทางคลินิกระยะที่ 2 - เพื่อทำนายผลการรักษาในผู้ป่วย

การทดลองครั้งแรกนำโดย คริสโตเฟอร์ ไบรท์ลิง, ศาสตราจารย์คลินิกด้านเวชศาสตร์ระบบทางเดินหายใจ แห่งมหาวิทยาลัยเลสเตอร์ และผู้ประสานงานหลักของ European Lung Foundation AirPROM.

โรคหอบหืดเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้น

โรคหอบหืดส่งผลกระทบต่อผู้คนประมาณ 339 ล้านคนทั่วโลก คร่าชีวิตผู้คนมากถึง 1,000 คนทุกวัน ตามรายงานของ รายงานโรคหืดทั่วโลกปี 2018.

ความชุกของโรคหอบหืดกำลังเพิ่มสูงขึ้น โดยประเทศที่มีรายได้น้อยและปานกลางต้องทนทุกข์ทรมานมากที่สุด ส่วนหนึ่งเป็นเพราะยาที่จำเป็นไม่มีให้บริการ หาซื้อไม่ได้ หรือมีคุณภาพที่ไม่น่าเชื่อถือ

โรคหอบหืดเกิดจากชุดของการโต้ตอบที่ซับซ้อนระหว่างยีน เซลล์ และสภาพแวดล้อมของผู้ป่วยซึ่งนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของมวลกล้ามเนื้อเรียบของทางเดินหายใจ: กระบวนการที่เรียกว่า "การสร้างใหม่"

ชายคนหนึ่งสวมหน้ากากอนามัยบนรถไฟฟ้าในกรุงเทพฯ ประเทศไทย ในเดือนกุมภาพันธ์ 2019 เพื่อป้องกันมลพิษทางอากาศและฝุ่นละออง (Shutterstock)

ทางเดินหายใจของเราประกอบด้วย เซลล์ต่าง ๆ หลายชนิด ที่ดำรงอยู่ร่วมกันอย่างมีระเบียบอย่างสูง ลูเมนทางเดินหายใจเรียงรายไปด้วยเซลล์เยื่อบุผิวและภายในมีเซนไคม์ หลังมีเซลล์กล้ามเนื้อที่เพิ่มมวลระหว่างโรคหอบหืด ลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งของทางเดินหายใจคือเซลล์อักเสบที่คัดเลือกมาในกรณีที่มีสิ่งแปลกปลอม (เช่น สารก่อภูมิแพ้หรือไวรัส)

ด้านสุขภาพ องค์ประกอบทั้งสามนี้ทำงานร่วมกันเพื่อให้แน่ใจว่ามีการไหลเวียนของอากาศที่มีประสิทธิภาพและตอบสนองต่อความท้าทายภายนอกอย่างเหมาะสม ในโรคหอบหืด ปฏิกิริยาฮาร์มอนิกเหล่านี้จะลดลง ส่งผลให้มวลกล้ามเนื้อเพิ่มขึ้น

การพัฒนากลยุทธ์ที่ดีในการรักษาโรคหอบหืดจำเป็นต้องมีความเข้าใจที่ถูกต้องเกี่ยวกับปัจจัยต่างๆ ที่นำไปสู่การเกิดโรค เราไม่สามารถบรรลุสิ่งนี้ได้ด้วยการทดลองเพียงอย่างเดียว เพราะมีปัจจัยหลายอย่างที่ทำให้เกิดโรคนี้ ด้วยแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ เราสามารถใช้สมมติฐานเพื่อช่วยลดความซับซ้อนของระบบได้

เราสร้าง 'ผู้ป่วยเสมือน'

ในการทดลองทางคลินิกพบว่า Fevipiprant ถูกสังเกตถึง ลดจำนวนเซลล์อักเสบ และมวลกล้ามเนื้อ

เพื่อให้เข้าใจว่า ฉันพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ที่รวมองค์ประกอบเยื่อบุผิว, mesenchymal และการอักเสบ - เพื่อให้เข้าใจว่าอะไรคือสาเหตุของการเปลี่ยนแปลงทางเดินหายใจระหว่างโรคหอบหืด

ฉันใช้สิ่งที่เรียกว่า “การสร้างแบบจำลองตามตัวแทน” — วิธีการทางคณิตศาสตร์ที่อาศัยชุดกฎที่ควบคุมการโต้ตอบระหว่างองค์ประกอบของแบบจำลองต่างๆ

ฉันพัฒนา "ผู้ป่วยเสมือน" ที่เป็นโรคหอบหืดรุนแรงและให้ยาเสมือนจริงแก่พวกเขา ฉันแน่ใจว่าแบบจำลองนั้นจับภาพความเป็นจริงทางชีวภาพโดยให้ยา Mepolizumab เสมือนก่อน ซึ่งฆ่าเซลล์อักเสบในทางเดินหายใจ ประสิทธิภาพของผู้ป่วยเสมือนคือ สอดคล้องกับผลการรักษา.

จากนั้นฉันก็ให้ Fevipiprant ผู้ป่วยเสมือนจริง แม้ว่าจะแสดงให้เห็นการลดลงของเซลล์อักเสบในปริมาณที่เท่ากันกับการทดลองทางคลินิก แต่ก็ล้มเหลวในการแสดงมวลกล้ามเนื้อที่ลดลงในปริมาณที่เท่ากันตามที่สังเกตในทางคลินิก

สิ่งนี้นำไปสู่ข้อสรุปว่า Fevipiprant ไม่ได้ทำหน้าที่โดยการลดการอักเสบเพียงอย่างเดียว แต่ยังส่งผลกระทบโดยตรงต่อมวลกล้ามเนื้อด้วย การทดลองดำเนินการโดย รูธ ซอนเดอร์ส ที่มหาวิทยาลัยเลสเตอร์ โดยเซลล์กล้ามเนื้อที่นำมาจากผู้ป่วยแนะนำว่าเฟวิปิปรานต์ลดการรับสมัครเซลล์ที่เรียกว่าไมโอไฟโบรบลาสต์ ซึ่งเพิ่มมวลกล้ามเนื้อระหว่างการสร้างแบบจำลองใหม่

เมื่อมีการเพิ่มคุณลักษณะรองนี้ลงในแบบจำลอง การลดลงของมวลกล้ามเนื้อของผู้ป่วยเสมือนจริงที่สังเกตได้นั้นสอดคล้องกับข้อมูลทางคลินิก

ลดการพึ่งพาสเตียรอยด์

Fevipiprant อาจเป็นวิธีการรักษาเพื่อปรับปรุงการเปลี่ยนแปลงทางเดินหายใจในโรคหอบหืด

การใช้ยานี้อาจช่วยให้ผู้ป่วยลดการพึ่งพาสเตียรอยด์ขนาดสูง ซึ่งมีผลข้างเคียง ได้แก่ น้ำหนักตัวเพิ่มขึ้น เบาหวาน และความดันโลหิตสูง

ประการที่สอง “ผู้ป่วยเสมือน” สามารถมีบทบาทในการออกแบบยาและการเพิ่มประสิทธิภาพ ซึ่งอาจลดต้นทุนการพัฒนายาได้

แม้ว่าสิ่งนี้จะต้องได้รับการทดสอบเพิ่มเติมกับการรักษาอื่นๆ แต่ก็เป็นก้าวสำคัญในแบบจำลองเฉพาะสำหรับผู้ป่วย และให้คำมั่นว่ายุคใหม่ของความแม่นยำในยาระบบทางเดินหายใจ

เกี่ยวกับผู้เขียน

Himanshu Kaul, เพื่อนดุษฎีบัณฑิต, มหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบีย

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

at ตลาดภายในและอเมซอน