一個國際研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了先進(jìn)的疾病計(jì)算機(jī)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(xué)上，強(qiáng)調(diào)了疾病的復(fù)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(xì)胞類型中數(shù)千個基因之間相互作用改變的結(jié)果。時機(jī)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(dǎo)致醫(yī)療效果不足。
在最近的一項(xiàng)研究中，一個國際研究團(tuán)隊(duì)旨在通過在不同時間點(diǎn)構(gòu)建跨多種細(xì)胞類型的改變基因相互作用的計(jì)算疾病模型來彌合這種復(fù)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(biāo)是將這種計(jì)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(jì)算機(jī)中匹配并使用數(shù)千種藥物進(jìn)行治療，然后才能開始對患者進(jìn)行實(shí)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(xì)胞 RNA 測序技術(shù)來確定數(shù)千個免疫細(xì)胞——更具體地說是白細(xì)胞——中每一個的所有基因活性。由于基因和細(xì)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(diǎn)之間有所不同，因此研究人員測量了用花粉刺激白細(xì)胞前后不同時間點(diǎn)的基因活性。
為了構(gòu)建所有數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)模型，研究人員使用了網(wǎng)絡(luò)分析。網(wǎng)絡(luò)可用于描述和分析復(fù)雜系統(tǒng)。例如，可以根據(jù)球員之間的傳球?qū)⒆闱蜿?duì)分析為一個網(wǎng)絡(luò)。在整場比賽中傳球次數(shù)最多的球員可能是該網(wǎng)絡(luò)中最重要的球員。類似的原理被應(yīng)用于構(gòu)建計(jì)算機(jī)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(xì)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(fù)雜的變化。不同時間點(diǎn)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(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的林雪平大學(xué)。
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