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‘Gemelli digitali’, un aiuto per offrire ai singoli pazienti il ​​trattamento giusto al momento giusto

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Credito: CC0 Pubblico Dominio

Un team internazionale di ricercatori ha sviluppato modelli informatici avanzati, o “gemelli digitali”, delle malattie, con l’obiettivo di migliorare la diagnosi e il trattamento. Hanno usato uno di questi modelli per identificare la proteina della malattia più importante nel raffreddore da fieno. Lo studio, che è stato appena pubblicato sulla rivista open access Medicina del genomasottolinea la complessità della malattia e la necessità di utilizzare il trattamento giusto al momento giusto.

Perché un farmaco è efficace contro una certa malattia in alcuni individui, ma non in altri? Con le malattie comuni, i farmaci sono inefficaci nel 40-70% dei pazienti. Uno dei motivi è che le malattie raramente sono causate da un singolo “difetto” che può essere facilmente curato. Invece, nella maggior parte delle malattie i sintomi sono il risultato di interazioni alterate tra migliaia di geni in molti diversi tipi cellulari. Anche il tempismo è importante. I processi patologici spesso si evolvono per lunghi periodi. Spesso non siamo consapevoli dello sviluppo della malattia fino alla comparsa dei sintomi e quindi la diagnosi e il trattamento sono spesso ritardati, il che può contribuire a un’efficacia medica insufficiente.

In uno studio recente, un team di ricerca internazionale mirava a colmare il divario tra questa complessità e l’assistenza sanitaria moderna costruendo modelli computazionali di malattie delle interazioni geniche alterate tra molti tipi di cellule in diversi momenti. L’obiettivo a lungo termine dei ricercatori è sviluppare tali modelli computazionali in “gemelli digitali” delle malattie dei singoli pazienti. Tali gemelli digitali medici potrebbero essere utilizzati per personalizzare i farmaci in modo che ogni paziente possa essere trattato con il farmaco giusto al momento giusto. Idealmente, ogni gemello potrebbe essere abbinato e trattato con migliaia di farmaci nel computer, prima che inizi il trattamento effettivo sul paziente.

I ricercatori hanno iniziato sviluppando metodi per costruire gemelli digitali di pazienti con raffreddore da fieno. Hanno usato una tecnica, il sequenziamento dell’RNA unicellulare, per determinare tutta l’attività genica in ciascuna delle migliaia di singole cellule immunitarie, più specificamente i globuli bianchi. Poiché queste interazioni tra geni e tipi cellulari possono differire tra diversi momenti nello stesso paziente, i ricercatori hanno misurato l’attività genica in diversi momenti prima e dopo aver stimolato i globuli bianchi con il polline.

Per costruire modelli computerizzati di tutti i dati, i ricercatori hanno utilizzato analisi di rete. Le reti possono essere utilizzate per descrivere e analizzare sistemi complessi. Ad esempio, una squadra di calcio potrebbe essere analizzata come una rete basata sui passaggi tra i giocatori. Il giocatore che passa di più agli altri giocatori durante l’intera partita potrebbe essere il più importante in quella rete. Principi simili sono stati applicati per costruire i modelli computerizzati, o “gemelli”, nonché per identificare la proteina più importante della malattia.

Nel presente studio, i ricercatori hanno scoperto che più proteine ​​​​e cascate di segnalazione erano importanti nelle allergie stagionali e che variavano notevolmente tra i tipi di cellule e nelle diverse fasi della malattia.

“Possiamo vedere che si tratta di cambiamenti estremamente complicati che si verificano in diverse fasi di una malattia. La variazione tra diversi momenti significa che devi trattare il paziente con la medicina giusta al momento giusto”, afferma il dottor Mikael Benson, professore all’Università di Linköping, che ha condotto lo studio.

Infine, i ricercatori hanno identificato la proteina più importante nel modello gemello del raffreddore da fieno. Dimostrano che l’inibizione di questa proteina, chiamata PDGF-BB, negli esperimenti con le cellule era più efficace rispetto all’uso di un noto farmaco allergico diretto contro un’altra proteina, chiamata IL-4.

Lo studio ha anche dimostrato che i metodi potrebbero essere potenzialmente applicati per fornire il trattamento giusto al momento giusto in altre malattie immunologiche, come i reumatismi o le malattie infiammatorie intestinali. L’implementazione clinica richiederà collaborazioni internazionali tra università, ospedali e aziende.


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