Ensimmäinen tietokonemalli laatuaan simuloi kliinistä tutkimusta, jossa arvioidaan kahta Alzheimerin tautia koskevaa lääkettä

Ensimmäinen tietokonemalli laatuaan simuloi kliinistä tutkimusta, jossa arvioidaan kahta Alzheimerin tautia koskevaa lääkettä

Arviolta 6,2 miljoonaa 65-vuotiasta ja sitä vanhempaa amerikkalaista kärsii Alzheimerin taudista. National Alzheimer's Association ennustaa, että määrä nousee 13,8 miljoonaan vuoteen 2060 mennessä, ellei kehitetä lääketieteellisiä läpimurtoja, jotka ehkäisevät, hidastavat tai parantavat heikentävää sairautta.

Tiedemiehet voivat olla askeleen lähempänä tällaista läpimurtoa ainutlaatuisen tietokonemallin ansiosta, joka simuloi menestyksekkäästi kliinistä tutkimusta, jossa arvioitiin useiden Alzheimerin taudin (AD) hoitojen tehokkuutta.

"Kutsumme tätä virtuaaliseksi kliiniseksi tutkimukseksi, koska käytimme todellisia, tunnistamattomia potilastietoja simuloidaksemme terveystuloksia", sanoi Wenrui Hao, matematiikan apulaisprofessori Penn Statesta, joka on PLoS Computational Biology -lehden syyskuun numerossa julkaistun tutkimuksen johtava kirjoittaja ja päätutkija. "Löysimme on lähes täsmälleen yhdenmukainen aikaisempien kliinisten tutkimusten tulosten kanssa, mutta koska käytimme virtuaalista simulaatiota, meillä oli se lisäetu, että pystyimme vertailemaan suoraan eri lääkkeiden tehokkuutta pitkien koejaksojen aikana."

Kliinisen ja biomarkkeritietojen avulla tutkijat loivat laskennallisen syy-mallin suorittaakseen virtuaalisia tutkimuksia FDA:n hyväksymästä hoidon aducanumabista sekä toisesta tällä hetkellä tutkittavana olevasta lupaavasta terapiasta, donanemabista. Nämä kaksi lääkettä ovat ensimmäisiä hoitomuotoja, jotka on suunniteltu vaikuttamaan suoraan taudin syihin sen sijaan, että ne hoitaisivat vain oireita.

Tutkijat asettivat tutkimuksen aikakehyksen sekä keskipitkälle (78 viikkoa) että pitkäaikaiselle (10 vuotta) jaksolle pieniannoksisille (6 mg/kg) ja suuriannoksisille (10 mg/kg) hoito-ohjelmille aducanumabille ja kerta-annosohjelmalle (1400 mg) donanemabille. Nämä ovat samoja annoksia, joita käytettiin ihmiskokeissa FDA:n hyväksyntää varten.

Heidän tulokset vahvistivat sen, mitä todellisissa kliinisissä tutkimuksissa havaittiin. Molemmilla lääkkeillä oli suuri ja kestävä vaikutus beeta-amyloidiplakkien, Alzheimerin tautia sairastavien ihmisten aivoista löytyvän peptidin, poistamiseen. Ryhmä havaitsi myös, että molemmilla hoidoilla oli pieni vaikutus potilaiden kognitiivisen heikkenemisen hidastumiseen, vaikka donanemabi oli hieman tehokkaampi kuin aducanumabi simuloidun 10 vuoden ajanjakson aikana.

Kun kehitteillä on yli 10 anti-amyloidihoitoa, tärkeä kysymys on, mikä niistä on parempi. Huumeiden rinnakkaisen vertailun suorittaminen vie usein kymmeniä miljoonia dollareita ja useita vuosia. Tutkimuksemme osoitti, että näiden kahden amyloidilääkkeen vaikutus kognitiivisen heikkenemisen hidastamiseen on itse asiassa melko vaatimaton – ja lähes huomaamaton, kun ne annetaan myöhään.

Tri Jeffrey Petrella, radiologian professori ja Duken yliopiston Alzheimer Imaging Research Laboratoryn johtaja

Laboratoriodiagnostiikkaa ja automaatiota käsittelevä e-kirja

Kokoelma viime vuoden huippuhaastatteluista, artikkeleista ja uutisista. Lataa kopio tänään

Tri Jeffrey Petrella on tutkimuksen yhteistyökumppani ja päätutkija.

Petrella selitti, että lääketieteellisessä yhteisössä on edelleen kysymyksiä amyloidiplakkien poistamisen tehokkuudesta ja siitä, estääkö tai viivästyttääkö kuukausittain suonensisäisesti annettava hoito kognitiivista heikkenemistä.

"Tämä epävarmuus yhdistettynä muiden AD-hoitoluokkien kokeiden 99 prosentin epäonnistumisasteeseen perustuu epätäydelliseen ymmärrykseen monimutkaisista mekanismeista, jotka johtavat AD:hen ja kuinka taudin eteneminen ja hoitovaste voivat vaihdella yksilöstä toiseen", tutkijat kirjoittavat. "Siksi on todennäköistä, että henkilökohtaisella hoidolla tulee olla keskeinen rooli AD-potilaiden tulevassa hoidossa ja neuvonnassa."

Tutkijat käyttivät malliaan myös kehittääkseen yksilöllisiä hoitosuunnitelmia yksittäisille virtuaalipotilaille ottaen huomioon antiamyloidihoidon mahdolliset sivuvaikutukset, kuten aivojen turvotuksen ja verenvuotoa, päänsärkyä, huimausta, pahoinvointia, sekavuutta ja näköhäiriöitä. Ryhmän tulokset osoittavat, että optimaalinen hoito-ohjelma lisää annosta vähitellen, kunnes se saavuttaa maksimiannoksen ja jatkaa vakaana.

"Tavoitteemme oli minimoida kognitiivinen heikkeneminen ja minimoida hoitoannos rajoittaaksemme siihen liittyviä sivuvaikutuksia", sanoi Suzanne Lenhart, matematiikan professori Tennesseen yliopistosta Knoxvillessä, joka työskenteli tutkimuksessa. "Mallimme osoittaa lääkkeen optimaalisen hoitotason ajan myötä, mutta mikä ehkä vielä tärkeämpää, se tarjoaa optimaalisen henkilökohtaisen hoitosuunnitelman jokaiselle potilaalle."

Kehittämänsä viitekehyksen avulla tutkijat pyrkivät nyt soveltamaan laskennallista mallintamista optimaalisen hoidon saamiseksi muihin parhaillaan arvioitaviin yksi- ja yhdistelmähoitoihin ja sisällyttämään malliinsa uusia tietoja kliinisistä tutkimuksista, kun niitä tulee saataville.

Tutkijat myönsivät, että tällaiset virtuaalitutkimukset sisältävät lukuisia näyttöön perustuvia oletuksia sairauden patogeneesistä, terapeuttisista mekanismeista, sivuvaikutuksista ja monista muista tekijöistä, jotka voivat vaikuttaa lopputulokseen.

"Näistä rajoituksista huolimatta tämä on ensimmäinen askel kohti räätälöityjä kliinisiä tutkimuksia", Petrella sanoi. "Olemme osoittaneet, että tämäntyyppinen malli voi toimia. Uskon, että sitä käytetään tarkkuustyökaluna todellisten kliinisten tutkimusten parantamiseen ja yksittäisten potilaiden annosten ja lääkeyhdistelmien optimointiin."

Työtä tuki National Science Foundation.

Lähde:

Pennsylvania

Viite:

Hao, W. et ai. (2022) Optimaalinen anti-amyloidi-beetahoito Alzheimerin taudille henkilökohtaisen matemaattisen mallin avulla. PLOS Computational Biology. doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010481.

.