2月份在科學轉化醫學雜誌上發表的研究2019使用虛擬患者來測試藥物Fevipiprant。 （存在Shutterstock）
A 最近的一項研究 顯示一種名為Fevipiprant的遊戲改變藥物 承諾降低患者遭受哮喘發作和入院的風險.
這是 第一次藥物減少氣道平滑肌質量 - 據報導，疾病嚴重程度的關鍵臨床指標可增加哮喘發作頻率甚至死亡的可能性。
隨著 Rod Smallwood， 我是英國皇家工程院院士，我開發的計算機模型讓我們可以模擬出來的結果 2期臨床試驗 - 預測患者的治療結果。
最初的審判是由 克里斯托弗布萊林，萊斯特大學呼吸醫學臨床教授，歐洲肺臟基金會主要協調員 AirPROM.
哮喘越來越常見
根據該研究，哮喘影響全球339百萬人左右，每天造成的死亡人數與1,000人數相當 全球哮喘報告2018.
哮喘的患病率正在上升，低收入和中等收入國家的患病率最高 - 部分原因是基本藥物無法獲得，負擔不起或質量不可靠。
哮喘是由患者基因，細胞和環境之間複雜的相互作用引起的，這些相互作用導致氣道平滑肌質量的增加：這一過程被稱為“重塑”。
2月2019，一名男子在泰國曼谷的輕軌上戴著健康面罩，以防止空氣和粉塵污染。 （存在Shutterstock）
我們的航空公司由 幾種不同的細胞類型 它們以高度有序的狀態存在。 氣道管腔由上皮細胞排列，並且在內部還有間充質。 後者包含在哮喘期間質量增加的肌肉細胞。 氣道的另一個關鍵特徵是在外來攻擊（例如過敏原或病毒）的情況下招募的炎性細胞。
在健康方面，這三個要素協調工作，以確保有效的氣流和對外部挑戰的適當反應。 在哮喘中，這些諧波相互作用受到損害，導致肌肉質量增加。
制定合理的哮喘治療策略需要準確了解導致疾病發生的因素。 我們無法單獨通過實驗來實現這一點，因為有很多因素導致疾病。 使用數學模型，我們可以使用假設來幫助降低系統的複雜性。
我們做了一個'虛擬病人'
在臨床試驗中，觀察到Fevipiprant 減少炎症細胞的數量 和肌肉質量。
要了解如何， 我開發了一個數學模型 結合上皮，間充質和炎症因素 - 了解哮喘期間導致氣道重塑的原因。
我用了一些東西 “基於代理的建模” - 一種依賴於控制各種模型元素之間相互作用的規則集的數學方法。
我開發了一名患有嚴重哮喘的“虛擬病人”並給予他們虛擬藥物。 我確保該模型通過首先施用虛擬的Mepolizumab來捕獲生物學現實，Mepolizumab在氣道中殺死炎性細胞。 虛擬患者的表現是 與臨床結果一致.
然後我給了虛擬病人Fevipiprant。 雖然它顯示出與臨床試驗相同的炎症細胞減少量，但它未顯示出與臨床觀察到的相同量的肌肉質量減少。
由此得出的結論是，Fevipip不是單獨減少炎症，而是直接影響肌肉質量。 實驗由。進行 露絲桑德斯 在萊斯特大學，從患者身上採集的肌肉細胞表明，Fevipiprant減少了稱為肌成纖維細胞的細胞的募集，這在重塑期間增加了肌肉質量。
當該次要特徵被添加到模型中時，觀察到的虛擬患者的肌肉質量的減少與臨床數據一致。
減少對類固醇的依賴
Fevipiprant可能是一種改善哮喘氣道重塑的潛在療法。
使用這種藥物可以讓患者減少對高劑量類固醇的依賴，其副作用包括體重增加，糖尿病和高血壓。
其次，“虛擬患者”可以在藥物設計和優化中發揮作用，可能降低藥物開發成本。
雖然這需要更多的其他療法測試，但它是患者特定模型的里程碑，並承諾呼吸醫學的新時代精確。
關於作者
Himanshu Kaul，博士後研究員， 不列顛哥倫比亞大學
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