نقشه راه سیستم ایمنی مجازی رونمایی شد

ساخت و استفاده از یک دوقلو دیجیتال. در هر مقیاس فیزیولوژیکی مربوطه، زیست‌شناسی شناخته شده و مکانیسم‌های مربوطه از طریق جمع‌آوری داده‌ها مشخص می‌شوند که یک یا چند مدل محاسباتی را نشان می‌دهد. سپس مدل‌ها در مقیاس‌های فردی در یک مدل پایه چند مقیاسی جامع ادغام می‌شوند. در مرحله دوم، این مدل پایه با پارامترسازی آن با داده های جمع آوری شده از یک بیمار فردی شخصی سازی می شود. سپس می توان از دوقلو دیجیتالی به دست آمده برای تصمیم گیری بالینی این بیمار استفاده کرد. (تصاویر، تصاویر مالکیت عمومی از Servier Medical Art (https://smart.servier.com/smart_image/tendon-anatomy/)، https://all-free-download.com/free-vector/flat-screen- هستند. computer-monitor.html و https://pixabay.com/vectors/man-male-boy-human-people-persons-2099114/). تمام تصاویر دیگر توسط نویسندگان تهیه شده است). اعتبار: npj پزشکی دیجیتال (2022). DOI: 10.1038/s41746-022-00610-z

مقاله ای که در 20 می در npj پزشکی دیجیتال یک طرح گام به گام برای یک تلاش بین المللی برای ایجاد یک دوقلوی دیجیتالی از سیستم ایمنی بدن انسان ارائه می دهد.

توماس هلیکار، بیوشیمیدان دانشگاه نبراسکا-لینکلن که یکی از 10 نویسنده از شش دانشگاه است، گفت: “این مقاله نقشه راهی را ترسیم می کند که جامعه علمی باید در ساخت، توسعه و به کارگیری دوقلوی دیجیتالی سیستم ایمنی بدن اتخاذ کند.” از سرتاسر دنیا.

وی گفت: “این تلاشی است که نیازمند همکاری زیست شناسان محاسباتی، ایمونولوژیست ها، پزشکان، ریاضیدانان و دانشمندان کامپیوتر است.” “تلاش برای تجزیه این پیچیدگی به مراحل قابل اندازه گیری و دست یافتنی یک چالش بوده است. این مقاله به آن می پردازد.”

دوقلوی دیجیتالی سیستم ایمنی پیشرفتی است که می‌تواند داروی دقیقی را برای طیف وسیعی از بیماری‌ها، از جمله سرطان، بیماری‌های خودایمنی و عفونت‌های ویروسی مانند COVID-19 ارائه دهد.

مشارکت هلیکار تا حدی از پسر هفت ساله‌اش الهام گرفته شده است که در دوران نوزادی به پیوند ریه نیاز داشت. این منجر به تعادل دقیق سیستم ایمنی بدن او در طول زندگی از طریق داروهای سرکوب کننده سیستم ایمنی قوی برای جلوگیری از پس زدن اندام و در عین حال جلوگیری از عفونت ها و سایر بیماری ها شده است.

در حالی که اولین قدم ایجاد یک مدل عمومی است که مکانیسم‌های بیولوژیکی رایج را منعکس می‌کند، هدف نهایی ساخت مدل‌های مجازی در سطح فردی است. این امر به پزشکان امکان می‌دهد تا داروهایی را که دقیقاً برای فرد طراحی شده است، تحویل دهند.

هلیکار گفت: رویا و هدف این است که از آن برای پزشکی دقیق در سطح فردی استفاده شود. “مهم این است که ما در طول زمان تغییر می کنیم. سیستم ایمنی ما در طول زمان برنامه ریزی شده، برنامه ریزی مجدد و بهینه سازی می شود. از بدو تولد رشد می کند و با افزایش سن، به رشد خود ادامه می دهد، اغلب به روش هایی که ما دوست نداریم. ضعیف تر می شود، سرطان داریم. هدف ما ایجاد دوقلوهای دیجیتالی است که فقط مختص خودمان نیستند، بلکه مختص آن نقطه از زمان هستند – با در نظر گرفتن تمام گذشته ما.”

نویسندگان «ساختن دوقلوهای دیجیتالی سیستم ایمنی انسان: به سوی یک نقشه راه» بخشی از یک گروه کاری چتر متشکل از 200 دانشمند هستند که برای مدل‌سازی چند مقیاسی همه‌گیری‌های ویروسی سازماندهی شده‌اند. گروه کاری بین سازمانی توسط راینهارد لاوبن باکر از دانشگاه فلوریدا و جیمز گلازیر از دانشگاه ایندیانا، که هر دو از نویسندگان گزارش 20 می هستند، رهبری می شود. هلیکار از ماه می به همراه گلازیر این کارگروه را رهبری می کند.

سایر نویسندگان مشترک عبارتند از: گری آن از دانشگاه ورمونت، آنا نیاکاریس از دانشگاه پاریس-ساکلی، و رحمان اس. مالیک شریف از موسسه بیوانفورماتیک اروپایی.

این مقاله می‌گوید: «دوقلوهای دیجیتال، مدل‌های شبیه‌سازی سفارشی‌شده که در صنعت پیشگام شده‌اند، با موفقیت‌های بزرگی در تشخیص قلب و عروق و کنترل پمپ انسولین، در پزشکی و مراقبت‌های بهداشتی به کار گرفته می‌شوند». دوقلوهای دیجیتالی پزشکی پیشرفته‌تر برای تحقق پزشکی دقیق ضروری هستند. از آنجایی که سیستم ایمنی نقش مهمی در چنین طیف وسیعی از بیماری‌ها و شرایط سلامتی، از مبارزه با پاتوژن‌ها تا اختلالات خودایمنی ایفا می‌کند، دوقلوهای دیجیتالی سیستم ایمنی بدن نقش مهمی را ایفا می‌کنند. به خصوص تاثیر بالا.”

در حالی که این تلاش ممکن است سال ها و صدها میلیون دلار طول بکشد، هلیکار معتقد است که دست یافتنی است.

“من فکر می کنم ما داده ها و پیشرفت های تکنولوژیکی کافی از نظر روش ها و ابزارهای نرم افزاری داریم که می توان اولین پیش نویس یا اولین نسخه سیستم ایمنی مجازی را با داده هایی که از قبل وجود دارد ساخته شود. ممکن است هنوز قابل شخصی سازی نباشد، اما می توانید شروع کنید. با آن به عنوان یک نمونه اولیه کار.”

هلیکار متعهد به تکمیل پروژه است.

او گفت: «تا زمانی که این امکان وجود دارد که بتوان این کار را انجام داد، اگر بتواند به پسرم کمک کند، این مأموریت من است.