Pierwszy tego typu model komputerowy symuluje badanie kliniczne oceniające dwa leki na chorobę Alzheimera

Pierwszy tego typu model komputerowy symuluje badanie kliniczne oceniające dwa leki na chorobę Alzheimera

Szacuje się, że 6,2 miliona Amerykanów w wieku 65 lat i starszych cierpi na chorobę Alzheimera. Krajowe Stowarzyszenie Alzheimera przewiduje, że do 2060 r. liczba ta wzrośnie do 13,8 miliona, jeśli nie zostaną opracowane przełomowe odkrycia medyczne, które zapobiegną, spowolnią lub wyleczą wyniszczającą chorobę.

Naukowcy mogą być o krok bliżej takiego przełomu dzięki unikalnemu modelowi komputerowemu, który z powodzeniem symulował badanie kliniczne oceniające skuteczność kilku metod leczenia choroby Alzheimera (AD).

„Nazywamy to wirtualnym badaniem klinicznym, ponieważ wykorzystaliśmy prawdziwe, zdeidentyfikowane dane pacjentów do symulacji wyników zdrowotnych” – powiedział Wenrui Hao, profesor matematyki w Penn State, główny autor i główny badacz badania opublikowanego we wrześniowym numerze czasopisma PLoS Computational Biology. „To, co odkryliśmy, jest prawie dokładnie zgodne z wynikami poprzednich badań klinicznych, ale ponieważ zastosowaliśmy wirtualną symulację, mieliśmy dodatkową zaletę w postaci możliwości bezpośredniego porównania skuteczności różnych leków w dłuższych okresach próbnych”.

Wykorzystując dane kliniczne i biomarkery, badacze stworzyli obliczeniowy model przyczynowy do przeprowadzenia wirtualnych prób leczenia aducanumabem, zatwierdzonego przez FDA, a także innej obiecującej terapii, która jest obecnie badana, donanemabu. Te dwa leki należą do pierwszych terapii zaprojektowanych tak, aby działać bezpośrednio na przyczynę choroby, a nie tylko leczyć objawy.

Badacze ustalili ramy czasowe badania zarówno na okres średnioterminowy (78 tygodni), jak i długoterminowy (10 lat), obejmujący schematy stosowania małych dawek (6 mg/kg) i dużych dawek (10 mg/kg) aducanumabu oraz schemat pojedynczej dawki (1400 mg) donanemabu. Są to te same dawki, które zastosowano w badaniach na ludziach do zatwierdzenia przez FDA.

Ich wyniki potwierdziły to, co stwierdzono w rzeczywistych badaniach klinicznych. Obydwa leki wywarły duży i trwały wpływ na usuwanie blaszek beta-amyloidowych, peptydu występującego w mózgach osób chorych na chorobę Alzheimera. Zespół odkrył również, że oba sposoby leczenia miały niewielki wpływ na spowolnienie pogorszenia funkcji poznawczych u pacjentów, chociaż donanemab był nieco skuteczniejszy niż aducanumab w symulowanym okresie 10 lat.

Ponieważ opracowywanych jest ponad 10 terapii antyamyloidowych, ważnym pytaniem jest, która z nich jest lepsza. Przeprowadzenie bezpośredniego porównania leków często zajmuje dziesiątki milionów dolarów i wiele lat. Nasze badanie wykazało, że wpływ tych dwóch leków przeciwamyloidowych na spowolnienie pogorszenia funkcji poznawczych jest w rzeczywistości dość skromny – i prawie niewykrywalny, jeśli zostaną podane późno”.

Dr Jeffrey Petrella, profesor radiologii i dyrektor Laboratorium Badań nad Obrazowaniem Alzheimera na Uniwersytecie Duke

eBook poświęcony diagnostyce laboratoryjnej i automatyzacji

Zestawienie najważniejszych wywiadów, artykułów i aktualności z ostatniego roku. Pobierz kopię już dziś

Dr Jeffrey Petrella jest współpracownikiem i głównym badaczem badania.

Petrella wyjaśniła, że ​​w środowisku medycznym wciąż pojawiają się pytania dotyczące skuteczności usuwania płytek amyloidowych oraz tego, czy leczenie podawane co miesiąc dożylnie faktycznie zapobiega lub opóźnia pogorszenie funkcji poznawczych.

„Ta niepewność, w połączeniu z 99-procentowym odsetkiem niepowodzeń w badaniach innych klas terapii AD, ma swoje korzenie w niepełnym zrozumieniu złożonych mechanizmów prowadzących do AD oraz tego, jak postęp choroby i reakcja na leczenie mogą różnić się w zależności od osoby” – napisali naukowcy. „Jest zatem prawdopodobne, że spersonalizowane leczenie będzie musiało odegrać kluczową rolę w przyszłym leczeniu i doradztwie dla pacjentów z AD”.

Badacze wykorzystali swój model również do opracowania spersonalizowanych planów leczenia dla poszczególnych wirtualnych pacjentów, biorąc pod uwagę możliwe skutki uboczne terapii antyamyloidowej, takie jak obrzęk i krwawienie mózgu, bóle i zawroty głowy, nudności, dezorientacja i problemy ze wzrokiem. Wyniki zespołu pokazują, że optymalny schemat leczenia stopniowo zwiększa dawkę, aż osiągnie dawkę maksymalną i utrzymuje się w stanie stabilnym.

„Naszym celem było zminimalizowanie pogorszenia funkcji poznawczych przy jednoczesnej minimalizacji dawki leku, aby ograniczyć związane z nim skutki uboczne” – powiedziała Suzanne Lenhart, profesor matematyki na Uniwersytecie Tennessee w Knoxville, która pracowała nad badaniem. „Nasz model wskaże optymalny poziom leczenia lekiem w czasie, ale co ważniejsze, zapewni optymalny, spersonalizowany plan leczenia dla każdego pacjenta”.

Wykorzystując opracowane ramy, naukowcy będą teraz starali się zastosować modelowanie obliczeniowe w celu optymalnego leczenia innych pojedynczych i skojarzonych terapii AD, które są obecnie oceniane, a także włączą do swojego modelu nowe dane z badań klinicznych, gdy tylko staną się dostępne.

Naukowcy przyznali, że takie wirtualne badania obejmują liczne założenia oparte na dowodach dotyczące patogenezy chorób, mechanizmów terapeutycznych, skutków ubocznych i szeregu innych czynników, które mogą mieć wpływ na wynik.

„Pomimo tych ograniczeń jest to pierwszy krok w kierunku dostosowanych do indywidualnych potrzeb badań klinicznych” – stwierdziła Petrella. „Wykazaliśmy, że tego typu model może działać. Wyobrażam sobie, że można go wykorzystać jako precyzyjne narzędzie do ulepszania rzeczywistych badań klinicznych oraz optymalizacji dawek i kombinacji leków dla poszczególnych pacjentów”.

Prace wsparła Narodowa Fundacja Nauki.

Źródło:

Pensylwania

Odniesienie:

Hao, W. i in. (2022) Optymalna terapia antyamyloidem beta w chorobie Alzheimera za pomocą spersonalizowanego modelu matematycznego. Biologia obliczeniowa PLOS. doi.org/10.1371/journal.pcbi.1010481.

.