数字孪生为有效治疗炎症性疾病开辟了道路

类风湿性关节炎等炎症性疾病具有复杂的疾病机制，可能因具有相同诊断的患者而异。这意味着目前可用的药物对许多患者几乎没有影响。使用所谓的数字孪生，卡罗林斯卡医学院的研究人员现在已经对控制这些疾病的“断断续续”蛋白质有了更深入的了解。这项研究发表在Cell Reports Medicine上，可以带来更个性化的药物治疗。

许多患有类风湿性关节炎、克罗恩病和溃疡性结肠炎等炎症性疾病的患者，尽管服用了药物，但从未感到完全健康。这是一个造成巨大痛苦和费用的问题。

在炎症性疾病中，成千上万的基因改变了它们在不同器官和细胞类型中的相互作用方式。此外，病理过程因具有相同诊断的患者而异，甚至在同一患者内在不同时间也不同。

诊断和治疗这种复杂多样的变化是非常困难的。在一个已经进行了五年的项目中，来自瑞典卡罗林斯卡医学院等一系列机构的研究人员一直在努力解决这个问题，并通过构建和数据处理他们的数字孪生来为个体患者量身定制药物，即每个患者独特疾病机制的数字模型。

现在，研究小组已经找到了一个可能的解决方案：这些变化可以在分子程序中组织起来。这些分子程序由有限数量的“开关蛋白调节，其中一些是TNF抑制剂等药物的已知靶标。但这不是一种对每个人都有帮助的治疗选择。

“我们对对TNF治疗有反应或无反应的患者的分析揭示了不同个体的不同开关蛋白，”该研究的通讯作者，卡罗林斯卡学院临床科学，干预和技术系研究员Mikael Benson说。“另一个重要的发现是，蛋白质并没有关闭疾病，而更像是调光开关，可以提高或降低疾病程序。

每个生理过程都可以用数学方程式来描述。这种先进的数字建模技术可以通过分析来自血液和组织中数千个单个细胞中每个基因的活性来适应患者的独特情况。这种数字孪生可用于计算条件发生变化时的生理结果，例如药物的剂量。

数字孪生为研究人员揭示了有效治疗严重疾病的新机会。

“可以开发这些方法，为个体患者定制'on'蛋白的正确药物组合，”Benson博士继续说道。“我们描述的计划将提供给研究界，以便对患有不同免疫疾病的患者进行更多的临床研究。

在目前的研究中，研究人员结合了类风湿性关节炎小鼠模型和患有各种炎症性疾病的人类患者的数字孪生的分析。

“尽管小鼠中只有关节发炎，但我们发现数千个基因在十个器官的不同细胞类型中改变了它们的活性，包括皮肤，脾脏，肝脏和肺，”Benson博士说。“据我所知，这是科学第一次获得如此广泛的图片，了解类风湿性关节炎中有多少器官受到影响。这部分是由于难以对这么多不同的器官进行物理采样。