一個國際研究團隊開發(fā)了先進的疾病計算機模型或“數(shù)字雙胞胎”，旨在改善診斷和治療。他們使用一種這樣的模型來識別花粉熱中最重要的疾病蛋白。該研究剛剛發(fā)表在開放獲取期刊基因組醫(yī)學上，強調(diào)了疾病的復雜性以及在正確的時間使用正確的治療方法的必要性。
為什么藥物對某些人有效，而對另一些人無效?對于常見病，40-70%的患者用藥無效。造成這種情況的一個原因是，疾病很少是由一個容易治療的“故障”引起的。相反，在大多數(shù)疾病中，癥狀是許多不同細胞類型中數(shù)千個基因之間相互作用改變的結(jié)果。時機也很重要。疾病過程通常會長期演變。我們往往直到癥狀出現(xiàn)才意識到疾病的發(fā)展，因此往往延誤診斷和治療，這可能導致醫(yī)療效果不足。
在最近的一項研究中，一個國際研究團隊旨在通過在不同時間點構(gòu)建跨多種細胞類型的改變基因相互作用的計算疾病模型來彌合這種復雜性與現(xiàn)代醫(yī)療保健之間的差距。研究人員的長期目標是將這種計算模型開發(fā)成個體患者疾病的“數(shù)字雙胞胎”。這種醫(yī)療數(shù)字雙胞胎可用于定制藥物，以便每個患者都能在正確的時間用正確的藥物治療。理想情況下，每對雙胞胎都可以在計算機中匹配并使用數(shù)千種藥物進行治療，然后才能開始對患者進行實際治療。
研究人員首先開發(fā)了構(gòu)建花粉熱患者數(shù)字雙胞胎的方法。他們使用單細胞 RNA 測序技術(shù)來確定數(shù)千個免疫細胞——更具體地說是白細胞——中每一個的所有基因活性。由于基因和細胞類型之間的這些相互作用可能在同一患者的不同時間點之間有所不同，因此研究人員測量了用花粉刺激白細胞前后不同時間點的基因活性。
為了構(gòu)建所有數(shù)據(jù)的計算機模型，研究人員使用了網(wǎng)絡分析。網(wǎng)絡可用于描述和分析復雜系統(tǒng)。例如，可以根據(jù)球員之間的傳球?qū)⒆闱蜿牱治鰹橐粋€網(wǎng)絡。在整場比賽中傳球次數(shù)最多的球員可能是該網(wǎng)絡中最重要的球員。類似的原理被應用于構(gòu)建計算機模型或“雙胞胎”，以及識別最重要的疾病蛋白質(zhì)。
在目前的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)多種蛋白質(zhì)和信號級聯(lián)在季節(jié)性過敏中很重要，而且這些在不同細胞類型和疾病的不同階段差異很大。
“我們可以看到，這些都是在疾病的不同階段發(fā)生的極其復雜的變化。不同時間點之間的差異意味著你必須在正確的時間用正確的藥物治療患者，”Mikael Benson 教授說領導這項研究的林雪平大學。
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