מחקרים שפורסמו ב- Science Translational Medicine בפברואר 2019 השתמשו בחולה וירטואלי לבדיקת התרופה Fevipiprant. (Shutterstock)
A מחקר שנערך לאחרונה מראה שתרופת מחליף משחק בשם Fevipiprant מבטיח להפחית את הסיכון לחולים לסבול מהתקף אסטמה ולהיכנס לאשפוז.
זה פעם ראשונה תרופה המפחיתה מסת שריר חלקה בדרכי הנשימה - דווח על אינדיקטור קליני מרכזי לחומרת המחלה שמגדיל את הסבירות להתקפי אסתמה תכופים יותר ואף למוות.
ביחד עם רוד סמולווד, עמית האקדמיה המלכותית להנדסה, פיתחתי מודלים ממוחשבים שאפשרו לנו לדמות תוצאות מ- שלב 2 ניסוי קליני - לחזות תוצאות טיפול בחולים.
המשפט המקורי הובל על ידי כריסטופר ברייטלינג, פרופסור קליני לרפואת נשימה באוניברסיטת לסטר והרכז הראשי של קרן הריאות האירופית AirPROM.
אסטמה שכיחה יותר ויותר
אסתמה פוגעת בכ- 339 מיליון בני אדם ברחבי העולם והורגת עד 1,000 אנשים מדי יום, על פי נתוני ה- דו"ח אסטמה עולמי 2018.
שכיחות האסטמה נמצאת בעלייה, כאשר מדינות בעלות הכנסה נמוכה ובינונית סובלות ביותר - בין השאר מכיוון שתרופות חיוניות אינן זמינות, לא משתלמות או באיכות בלתי אמינה.
אסטמה נגרמת על ידי מערכת מורכבת של אינטראקציות בין הגנים, התאים והסביבה של המטופל המביאות לעלייה במסת השריר החלק בדרכי הנשימה: תהליך המכונה "שיפוץ".
גבר חובש מסכת בריאות על הרכבת העילית בבנגקוק, תאילנד, בפברואר 2019, כדי להגן מפני זיהום אוויר ואבק. (Shutterstock)
דרכי הנשימה שלנו מורכבות מ כמה סוגי תאים שונים שקיימים יחד במצב מסודר ביותר. לומן דרכי הנשימה מרופד על ידי תאי אפיתל, ובתוכו יותר, המזנכימה. האחרון מכיל תאי שריר הגדלים במסתם במהלך אסתמה. מאפיין מכריע נוסף בדרכי הנשימה הם תאי הדלקת המגויסים במקרה של אתגר זר (כגון אלרגן או נגיף).
מבחינה בריאותית, שלושת האלמנטים הללו עובדים בהרמוניה כדי להבטיח זרימת אוויר יעילה ותגובה מתאימה לאתגרים חיצוניים. באסתמה, אינטראקציות הרמוניות אלה נפגעות, וכתוצאה מכך מסת שריר מוגברת.
פיתוח אסטרטגיה נאותה לטיפול באסתמה מחייב הבנה מדויקת של הגורמים התורמים להופעת המחלה. איננו יכולים להשיג זאת באמצעות ניסויים בלבד מכיוון שכל כך הרבה גורמים תורמים למחלה. בעזרת מודלים מתמטיים אנו יכולים להשתמש בהשערות כדי לסייע בהפחתת מורכבות המערכת.
עשינו 'חולה וירטואלי'
בניסוי הקליני נצפה Fevipiprant להפחית את מספר התאים הדלקתיים ומסת שריר.
כדי להבין איך, פיתחתי מודל מתמטי ששילבו את האלמנטים האפיתליים, המזנכימליים והדלקתיים - כדי להבין מה אחראי על שיפוץ דרכי הנשימה בזמן אסטמה.
השתמשתי במשהו שנקרא "דוגמנות מבוססת סוכנים" - גישה מתמטית המסתמכת על קבוצות כללים השולטות באינטראקציות בין אלמנטים מודליים שונים.
פיתחתי "חולה וירטואלי" עם אסתמה קשה ונתתי להם תרופות וירטואליות. וידאתי שהמודל תופס את המציאות הביולוגית על ידי מתן Mepolizumab וירטואלי, שהרג תאים דלקתיים בדרכי הנשימה. ביצועי המטופל הווירטואלי היו עולה בקנה אחד עם תוצאות קליניות.
לאחר מכן נתתי לחולה הווירטואלי Fevipiprant. אמנם זה הראה את אותה כמות של הפחתה בתאי הדלקת כמו של הניסוי הקליני, אך לא הצליח להראות את אותה כמות של ירידה במסת השריר כפי שנצפה קלינית.
זה הוביל למסקנה כי Fevipiprant פעל לא על ידי הפחתת הדלקת בלבד, אלא גם על ידי השפעה ישירה על מסת השריר. ניסויים שערכו רות סונדרס באוניברסיטת לסטר, עם תאי שריר שנלקחו מחולים הציעו כי Fevipiprant יפחית את גיוס התאים הנקראים myofibroblasts, המוסיפים למסת השריר במהלך שיפוץ.
כאשר תכונה משנית זו נוספה למודל, הירידה שנצפתה במסת השריר של המטופל הווירטואלי הייתה עקבית עם הנתונים הקליניים.
תלות מופחתת בסטרואידים
Fevipiprant יכול להיות טיפול פוטנציאלי לשיפור שיפוץ דרכי הנשימה באסתמה.
שימוש בתרופה זו יכול לאפשר לחולים להפחית את תלותם בסטרואידים במינון גבוה, שתופעות הלוואי שלהם כוללות עלייה במשקל, סוכרת ולחץ דם גבוה.
שנית, "המטופל הווירטואלי" יכול למלא תפקיד בתכנון ואופטימיזציה של התרופות, מה שעלול להוזיל את עלויות פיתוח התרופות.
אמנם זה זקוק לבדיקות נוספות עם טיפולים אחרים, אך זהו אבן דרך במודלים ספציפיים למטופלים ומבטיח עידן חדש של דיוק ברפואת הנשימה.
על המחבר
הימאנשו קאול, עמית פוסט-דוקטורט, אוניברסיטה של קולומביה הבריטית
מאמר זה פורסם מחדש מתוך שיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי.
ספרים קשורים
at InnerSelf Market ואמזון
