Et nyt lægemiddel lover at mindske risikoen for astmaanfald Forskning offentliggjort i Science Translational Medicine i februar 2019 brugte en virtuel patient til at teste stoffet, Fevipiprant. (Shutterstock)

A nylig undersøgelse viser, at et gamechanger-lægemiddel kaldet Fevipiprant lover at mindske patienternes risiko for at få et astmaanfald og blive indlagt på et hospital.

Dette er den første gang et lægemiddel, der reducerer luftvejs glatte muskelmasse - en central klinisk indikator for sygdommens sværhedsgrad, der øger sandsynligheden for hyppigere astmaanfald og endda dødsfald - er blevet rapporteret.

Sammen med Rod Smallwood, stipendiat fra British Royal Academy of Engineering, udviklede jeg computermodeller, der gjorde det muligt for os at simulere resultater fra en Fase 2 klinisk forsøg — at forudsige behandlingsresultater hos patienter.

Den oprindelige retssag blev ledet af Christopher Brightling, klinisk professor i respiratorisk medicin ved University of Leicester og hovedkoordinator for European Lung Foundation AirPROM.

Astma er mere og mere almindeligt

Astma påvirker omkring 339 millioner mennesker verden over og dræber så mange som 1,000 mennesker hver dag, ifølge Global astmarapport 2018.

Forekomsten af ​​astma er stigende, med lav- og mellemindkomstlande, der lider mest - til dels fordi essentiel medicin er utilgængelig, uoverkommelig eller er af upålidelig kvalitet.

Astma er forårsaget af komplekse sæt af interaktioner mellem en patients gener, celler og miljø, der fører til en stigning i luftvejs glatte muskelmasse: en proces, der omtales som "remodellering."

En mand bærer en sundhedsmaske på skytrain i Bangkok, Thailand, i februar 2019 for at beskytte sig mod luft- og støvforurening. (Shutterstock)

Vores luftveje er sammensat af flere forskellige celletyper der eksisterer sammen i en meget velordnet tilstand. Luftvejslumen er beklædt med epitelceller og længere inde af mesenkymet. Sidstnævnte indeholder muskelceller, der øges i masse under astma. Et andet afgørende træk ved luftvejene er de inflammatoriske celler, der rekrutteres i tilfælde af en fremmed udfordring (såsom et allergen eller virus).

Inden for sundhed arbejder disse tre elementer i harmoni for at sikre effektiv luftstrøm og passende reaktion på eksterne udfordringer. Ved astma kompromitteres disse harmoniske interaktioner, hvilket resulterer i øget muskelmasse.

At udvikle en sund strategi til behandling af astma kræver en præcis forståelse af de faktorer, der bidrager til sygdommens opståen. Vi kan ikke opnå dette gennem eksperimenter alene, fordi så mange faktorer bidrager til sygdommen. Med matematiske modeller kan vi bruge hypoteser til at hjælpe med at reducere kompleksiteten af ​​systemet.

Vi lavede en 'virtuel patient'

I det kliniske forsøg blev Fevipiprant observeret at reducere antallet af inflammatoriske celler og muskelmasse.

For at forstå hvordan, Jeg udviklede en matematisk model der kombinerede de epiteliale, mesenkymale og inflammatoriske elementer - for at forstå, hvad der er ansvarligt for ombygning af luftvejene under astma.

Jeg brugte noget der hed "agent-baseret modellering" — en matematisk tilgang, der er afhængig af regelsæt, der styrer interaktioner mellem forskellige modelelementer.

Jeg udviklede en "virtuel patient" med svær astma og gav dem virtuelle stoffer. Jeg sikrede mig, at modellen fangede den biologiske virkelighed ved først at administrere virtuel Mepolizumab, som dræbte inflammatoriske celler i luftvejene. Den virtuelle patientpræstation var i overensstemmelse med kliniske resultater.

Jeg gav så den virtuelle patient Fevipiprant. Mens det viste samme mængde reduktion i inflammatoriske celler som det kliniske forsøg, viste det ikke den samme mængde reduktion i muskelmasse som observeret klinisk.

Dette førte til den konklusion, at Fevipiprant ikke handlede ved at reducere inflammationen alene, men ved også at påvirke muskelmassen direkte. Forsøg udført af Ruth Saunders ved University of Leicester, med muskelceller taget fra patienter, foreslog, at Fevipiprant reducerede rekrutteringen af ​​celler kaldet myofibroblaster, som tilføjer muskelmassen under remodellering.

Da denne sekundære funktion blev tilføjet til modellen, var den observerede reduktion i muskelmassen hos den virtuelle patient i overensstemmelse med kliniske data.

Reduceret afhængighed af steroider

Fevipiprant kunne være en potentiel terapi til at forbedre luftvejsremodeling ved astma.

Brug af dette lægemiddel kan give patienter mulighed for at reducere deres afhængighed af højdosis steroider, hvis bivirkninger omfatter vægtøgning, diabetes og højt blodtryk.

For det andet kan den "virtuelle patient" spille en rolle i lægemiddeldesign og -optimering, hvilket potentielt kan sænke omkostningerne til lægemiddeludvikling.

Selvom dette kræver flere tests med andre terapier, er det en milepæl i patientspecifikke modeller og lover en ny æra af præcision inden for respiratorisk medicin.The Conversation

Om forfatteren

Himanshu Kaul, postdoc, University of British Columbia

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs oprindelige artikel.

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon