“数字双胞胎”或将成为个性化医疗之路

先进的疾病计算机模型可用于改进诊断和治疗。其目标是将模型开发成单个患者的“数字双胞胎”。在真正治疗患者之前，这些双胞胎可能有助于计算识别并尝试最好的药物。这些模型是一项国际研究的结果，发表在开放获取的《基因组医学》杂志上。

医疗保健中最大的问题之一是药物对40-70%的常见病患者无效。一个重要的原因是，疾病很少是由单一的、容易治疗的“错误”引起的。相反，大多数疾病依赖于许多不同细胞类型中数千个基因之间相互作用的改变。另一个原因是，相同诊断的患者之间的相互作用可能不同。这种复杂性与现代医疗保健之间有很大的差距。一个国际研究团队旨在通过构建多种细胞类型的改变基因相互作用的计算疾病模型来弥合这一差距。

“我们的目标是将这些模型开发成个体患者疾病的‘数字双胞胎’，以便为每个患者量身定制药物。理想情况下，每一对双胞胎都将被计算匹配并使用数千种药物进行治疗，然后才真正选择最好的药物来治疗患者，”领导这项研究的瑞典Linköping大学教授Mikael Benson博士说。

研究人员首先利用人类类风湿关节炎的小鼠模型，开发了构建数字双胞胎的方法。他们使用单细胞RNA测序技术来确定患病小鼠关节数千个单个细胞中每个细胞的所有基因活性。为了构建所有数据的计算机模型，研究人员使用了网络分析。“网络可以用来描述和分析大多数复杂的系统”，本森博士说。“一个简单的例子是一支足球队，球员们通过传球连接到一个网络中。与大多数其他球员交换传球的球员可能是最重要的。”类似的原理被应用于构建小鼠“双胞胎”，以及确定最重要的细胞类型。通过计算，这种细胞类型与数千种药物相匹配。最后，研究人员证明，“最好”的药物可以用来治疗和治愈患病的小鼠。

这项研究还表明，使用计算机模型来诊断人类疾病是可能的。研究人员集中研究了用于药物鉴定的同一种细胞类型。这种细胞类型，T细胞，在免疫防御中起着重要作用，并作为整个数字双胞胎的指纹。研究人员分析了13种疾病患者的T细胞，包括自身免疫性疾病、心血管疾病和各种类型的癌症。诊断指纹不仅可以用来区分病人和健康人，而且可以用来区分大多数疾病。

Mikael Benson说:“由于T细胞的功能就像一种间谍卫星，它不断地监测身体，以便尽早发现和对抗疾病，因此有可能使用这种细胞类型来早期诊断许多不同的疾病。”

参考: Gawel, D. R.， Serra-Musach, J.， Lilja, S.， Aagesen, J.， Arenas, A.， ask, B.，…Benson, M.(2019)。一种有效的基于单细胞的策略，以确定复杂疾病的诊断和治疗靶点。基因组医学，11(1)，47。https://doi.org/10.1186/s13073-019-0657-3

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