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研究发现一种新药可以防止哮喘发作

发布时间:2019-08-21   来源:网络整理

  最近的一项研究表明,一种名为Fevipiprant的药物有望降低哮喘发作和住院的风险。这是首次报道一种降低气道平滑肌质量的药物,平滑肌质量是疾病严重程度的一个关键临床指标,其质量增加会增加哮喘发作频率甚至死亡的可能性。

  研究人员与英国皇家工程学院研究员Rod Smallwood一起开发了计算机模型,使得他们能够模拟二期临床试验的结果——预测患者的治疗结果。而最初的试验由莱斯特大学呼吸医学临床教授、欧洲肺组织AirPROM主要协调员Christopher Brightling领导。

  哮喘越来越常见

  根据《2018年全球哮喘报告》,全世界约有3.39亿人患有哮喘,每天有多达1000人死于哮喘。哮喘的流行率正在上升,低收入和中等收入国家受害最严重,部分原因是缺乏基本药物、负担不起药物或药物质量不可靠。哮喘是由患者的基因、细胞和环境之间复杂的相互作用引起,这些相互作用会导致气道平滑肌质量增加:这一过程被称为“重塑”。

  我们的气道由几种不同类型的细胞组成,它们共同处于一种高度有序的状态。气道腔内排列着上皮细胞,再往里是间充质。后者包含在哮喘期间增加质量的肌肉细胞。气道的另一个重要特征是炎症细胞,当遇到外来刺激(如过敏原或病毒)时,炎症细胞就会被激活。

  在健康的状态下,这三种细胞协调一致,以确保有效的气流和对外部挑战的适当反应。在哮喘中,这些和谐的相互作用被破坏,导致肌肉质量增加。制定合理的哮喘治疗策略需要对导致该病出现的因素有准确的理解。我们不能仅通过实验来实现这一目标,因为造成这种疾病的因素有很多。利用数学模型,我们可以使用假设来帮助降低系统的复杂性。

  创造“虚拟病人”

  在临床试验中,研究人员观察到Fevipiprant可以减少炎症细胞数量和肌肉质量。为了理解这个过程,研究人员建立了一个结合了上皮细胞、间充质细胞和炎症因子的数学模型,以此理解是什么因素导致了哮喘期间气道的重塑。研究人员使用了一种称为“基于代理的建模”的方法——一种依赖于规则集来控制不同模型元素之间交互的数学方法。

  他们开发了一个患有严重哮喘的“虚拟病人”,并给他们虚拟药物,首先使用虚拟Mepolizumab杀死呼吸道的炎症细胞,以确保模型与临床状况相符,结果虚拟患者的表现与临床结果一致。随后研究人员给虚拟病人注射了抗病毒药Fevipiprant,虽然它显示出与临床试验相同的炎症细胞减少,但它未能显示出与临床观察到的相同的肌肉质量的减少。

  研究人员由此得出结论,Fevipiprant的作用不仅仅是减少炎症,还直接影响肌肉质量。莱斯特大学(University of Leicester)的Ruth Saunders用取自患者的肌肉细胞进行的实验表明,Fevipiprant减少了肌成纤维细胞的招募,后者会在重塑过程中增加肌肉质量。当这一次要特征被添加到模型中时,研究人员观察到的虚拟患者肌肉质量的减少与临床数据一致。

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