数字双胞胎为炎症疾病治疗开辟了新途径

炎症性疾病具有复杂的疾病机制，在相同诊断的患者之间可能有所不同。这意味着目前可用的药物对许多患者收效甚微。利用所谓的数字双胞胎，卡罗林斯卡学院的研究人员现在对控制这些疾病的“开关”蛋白质有了更深入的了解。这项研究发表在《细胞报告医学》杂志上，可能会导致更个性化的药物治疗。

许多患有风湿性关节炎、克罗恩病和溃疡性结肠炎等炎症性疾病的患者，尽管在服药，但从未感到完全健康。这是一个造成巨大痛苦和费用的问题。

在炎症性疾病中，成千上万的基因改变了它们在不同器官和细胞类型中相互作用的方式。而且，对于同一诊断，不同患者的病理过程不同，甚至同一患者在不同时间内的病理过程也不同。

药物治疗的挑战

如此复杂多变的病变，诊断和治疗极为困难。在一个已经进行了五年的项目中，来自瑞典卡罗林斯卡学院(Karolinska institute)等多个机构的研究人员一直在试图解决这个问题，并通过构建和数据处理他们的数字双胞胎(即每个患者独特疾病机制的数字模型)来为每个患者定制药物。

现在，研究小组已经找到了一个可能的解决方案:这些变化可以在分子程序中组织起来。这些分子程序由数量有限的“开关”开关蛋白调节，其中一些是TNF抑制剂等药物的已知靶点。但这并不是一种能帮助所有人的治疗选择。

“我们对TNF治疗有反应或没有反应的患者的分析显示，不同的个体中有不同的开关蛋白，”该研究的通讯作者、卡罗林斯卡学院临床科学、干预和技术部的研究员Mikael Benson说。“另一个重要的发现是，这些蛋白质并没有关闭疾病，而是更像是提高或降低疾病程序的调光开关。”

数字双胞胎带来了新的可能性

每一个生理过程都可以用数学方程来描述。这种先进的数字建模技术可以通过分析血液和组织中数千个单个细胞中每个基因的活动来适应患者的独特情况。如果情况发生变化，比如药物的剂量，这种数字双胞胎可以用来计算生理结果。

数字双胞胎为研究人员提供了有效治疗严重疾病的新机会。

Benson博士继续说道:“这些方法可以为个别患者量身定制针对蛋白质的正确药物组合。”“我们描述的项目将提供给研究界，以便对患有不同免疫疾病的患者进行更多的临床研究。”

受累器官的大体图

在目前的研究中，研究人员结合了对类风湿关节炎小鼠模型和患有各种炎症疾病的人类患者的数字双胞胎的分析。

本森博士说:“尽管在小鼠中只有关节发炎，但我们发现，在包括皮肤、脾脏、肝脏和肺在内的十个器官的不同细胞类型中，数千个基因改变了它们的活性。”“据我所知，这是科学界第一次对类风湿关节炎有多少器官受到影响获得如此广泛的了解。这在一定程度上是因为很难对这么多不同的器官进行物理采样。”

参考:李丽佳，李晓霞，史梅利，等。多器官单细胞分析揭示了一种开/关开关系统，有可能用于免疫疾病的个性化治疗。CR地中海．2023; 0(0)。doi:10.1016 / j.xcrm.2023.100956

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