Penelitian yang diterbitkan dalam Science Translational Medicine pada Februari 2019 menggunakan pasien virtual untuk menguji obat, Fevipiprant. (Shutterstock)

A Studi terbaru menunjukkan bahwa obat gamechanger bernama Fevipiprant berjanji untuk menurunkan risiko pasien menderita serangan asma dan dirawat di rumah sakit.

Ini adalah pertama kali obat mengurangi massa otot polos jalan napas - indikator klinis utama keparahan penyakit yang meningkatkan kemungkinan serangan asma yang lebih sering dan bahkan kematian - telah dilaporkan.

Seiring dengan Rod Smallwood, sesama dari British Royal Academy of Engineering, saya mengembangkan model komputer yang memungkinkan kami untuk mensimulasikan hasil dari a Uji klinis fase 2 - untuk memprediksi hasil terapi pada pasien.

Pengadilan asli dipimpin oleh Christopher Brightling, profesor klinis kedokteran pernapasan di Universitas Leicester dan koordinator utama Yayasan Paru-Paru Eropa AirPROM.

Asma semakin umum terjadi

Asma mempengaruhi sekitar 339 juta orang di seluruh dunia, menewaskan sebanyak 1,000 orang setiap hari, menurut laporan tersebut Laporan Asma Global 2018.

Prevalensi asma sedang meningkat, dengan negara-negara berpenghasilan rendah dan menengah paling menderita - sebagian, karena obat-obatan esensial tidak tersedia, tidak terjangkau atau berkualitas tidak dapat diandalkan.

Asma disebabkan oleh serangkaian interaksi yang kompleks antara gen, sel, dan lingkungan pasien yang mengarah pada peningkatan massa otot polos jalan napas: suatu proses yang disebut sebagai "renovasi".

Seorang pria memakai topeng kesehatan di skytrain di Bangkok, Thailand, pada bulan Februari 2019, untuk berjaga-jaga terhadap polusi udara dan debu. (Shutterstock)

Saluran udara kami terdiri dari beberapa jenis sel yang berbeda yang ada bersama dalam keadaan sangat teratur. Lumen jalan nafas dilapisi oleh sel-sel epitel dan, lebih jauh di dalam, mesenkim. Yang terakhir mengandung sel-sel otot yang meningkat massa selama asma. Ciri penting lainnya dari jalan nafas adalah sel-sel inflamasi yang direkrut jika terjadi tantangan asing (seperti alergen atau virus).

Di bidang kesehatan, ketiga elemen ini bekerja secara harmonis untuk memastikan aliran udara yang efektif dan respons yang tepat terhadap tantangan eksternal. Pada asma, interaksi harmonik ini terganggu, menghasilkan peningkatan massa otot.

Mengembangkan strategi yang baik untuk mengobati asma membutuhkan pemahaman yang tepat tentang faktor-faktor yang berkontribusi terhadap munculnya penyakit. Kami tidak dapat mencapai ini melalui eksperimen saja karena begitu banyak faktor yang berkontribusi terhadap penyakit. Dengan model matematika, kita dapat menggunakan hipotesis untuk membantu mengurangi kompleksitas sistem.

Kami membuat 'pasien virtual'

Dalam uji klinis, Fevipiprant diamati mengurangi jumlah sel radang dan massa otot.

Untuk memahami bagaimana, Saya mengembangkan model matematika yang menggabungkan elemen epitel, mesenchymal dan inflamasi - untuk memahami apa yang bertanggung jawab untuk renovasi jalan nafas selama asma.

Saya menggunakan sesuatu yang disebut "Pemodelan berbasis agen" - pendekatan matematis yang bergantung pada aturan yang mengatur interaksi antara berbagai elemen model.

Saya mengembangkan "pasien virtual" dengan asma parah dan memberi mereka obat virtual. Saya memastikan bahwa model itu menangkap realitas biologis dengan pertama-tama memberikan Mepolizumab virtual, yang membunuh sel-sel radang di saluran udara. Kinerja pasien virtual adalah konsisten dengan hasil klinis.

Saya kemudian memberi pasien virtual Fevipiprant. Sementara itu menunjukkan jumlah pengurangan sel inflamasi yang sama dengan uji klinis, gagal menunjukkan jumlah pengurangan massa otot yang sama seperti yang diamati secara klinis.

Ini mengarah pada kesimpulan bahwa Fevipiprant bertindak bukan dengan mengurangi peradangan saja, tetapi juga secara langsung memengaruhi massa otot. Eksperimen dilakukan oleh Ruth Saunders di University of Leicester, dengan sel otot yang diambil dari pasien menunjukkan bahwa Fevipiprant mengurangi perekrutan sel yang disebut myofibroblast, yang menambah massa otot selama renovasi.

Ketika fitur sekunder ini ditambahkan ke model, pengurangan yang diamati dalam massa otot pasien virtual konsisten dengan data klinis.

Mengurangi ketergantungan pada steroid

Fevipiprant dapat menjadi terapi potensial untuk meningkatkan remodeling jalan napas pada asma.

Menggunakan obat ini dapat memungkinkan pasien untuk mengurangi ketergantungan mereka pada steroid dosis tinggi, yang efek sampingnya termasuk penambahan berat badan, diabetes dan tekanan darah tinggi.

Kedua, "pasien virtual" dapat berperan dalam perancangan dan optimalisasi obat, yang berpotensi menurunkan biaya pengembangan obat.

Walaupun ini membutuhkan lebih banyak pengujian dengan terapi lain, ini adalah tonggak sejarah dalam model khusus pasien dan menjanjikan era baru ketepatan dalam kedokteran pernapasan.

Tentang Penulis

Himanshu Kaul, Postdoctoral Fellow, Universitas British Columbia

Artikel ini diterbitkan kembali dari Percakapan di bawah lisensi Creative Commons. Membaca Artikel asli.

Buku terkait

at Pasar InnerSelf dan Amazon