Molti pazienti con malattie come l’artrite reumatoide, il morbo di Crohn, la sclerosi multipla e la colite ulcerosa non si sentono bene nonostante i farmaci.
In una malattia infiammatoria, migliaia di geni alterano la loro interazione in diversi organi e tipi di cellule. Inoltre, il decorso della malattia varia tra i pazienti con la stessa diagnosi. Può anche variare nello stesso paziente in momenti diversi.
Cambiamenti complessi e variabili rendono difficile la diagnosi e il trattamento.
I ricercatori vogliono dettagliare i farmaci
In un progetto che va avanti da cinque anni, i ricercatori del Karolinska Institutet volevano personalizzare i farmaci per i singoli pazienti costruendo e manipolando gemelli digitali, ovvero modelli digitali dei meccanismi della malattia unici per ogni paziente.
Il gruppo di ricerca ha ora trovato una possibile soluzione. I cambiamenti possono essere organizzati in quelli che vengono chiamati programmi molecolari. Questi programmi sono regolati da un numero limitato di proteine ”dentro e fuori”, le cosiddette proteine di controllo.
Molti di questi bersagli sono noti per la terapia farmacologica, ad esempio con gli inibitori del TNF. Ma non è un’opzione di trattamento che funziona per tutti.
Le nostre analisi dei pazienti che hanno risposto o non hanno risposto al trattamento con TNF hanno mostrato diverse proteine di controllo in individui diversi. Un’altra scoperta importante è stata che le proteine di controllo non hanno fermato le malattie, ma piuttosto hanno agito come riduttori che aumentano o diminuiscono i programmi della malattia, afferma Mikael Benson, ricercatore presso il Karolinska Institutet.
I gemelli digitali offrono nuove opportunità
Ogni processo nei diversi organi del corpo può essere descritto con equazioni matematiche. Questo modello computazionale numerico avanzato può essere adattato alle circostanze uniche di un individuo analizzando l’attività di tutti i singoli geni in ciascuna delle migliaia di singole cellule del sangue e dei tessuti.
Tale gemello digitale può essere utilizzato, tra le altre cose, per calcolare cosa succede nel corpo se la condizione cambia, ad esempio il dosaggio di un farmaco.
Con l’aiuto dei gemelli digitali, i ricercatori intravedono nuove possibilità per un trattamento efficace di malattie gravi.
Potrebbero essere sviluppati metodi per adattare la corretta combinazione di farmaci antiproteici a ogni singolo paziente. Mikael Benson afferma che i programmi che descriviamo saranno messi a disposizione della comunità di ricerca con l’obiettivo di ulteriori studi clinici su pazienti con varie malattie immunitarie.
Una nuova immagine dell’artrite reumatoide
Nel presente studio, i ricercatori hanno combinato le analisi di un modello murino di artrite reumatoide e gemelli digitali di pazienti con diverse malattie infiammatorie.
– Nonostante solo l’artrite nei topi, abbiamo scoperto che migliaia di geni hanno alterato l’attività in diversi tipi di cellule in dieci diversi organi, tra cui pelle, milza, fegato e polmoni. A mia conoscenza, questa è la prima volta che la ricerca ha ottenuto un quadro completo del numero di organi colpiti dall’artrite reumatoide. Tra le altre cose, perché è difficile prelevare campioni fisici di così tanti organi diversi, dice Mikael Benson.
Il progetto di ricerca è una collaborazione tra ricercatori del Karolinska Institutet, dell’Università di Linköping, dell’Università di Harvard e di altre università negli Stati Uniti, in Cina e in Corea.
Stabile:
L’analisi di una singola cellula multiorgano rivela un sistema di commutazione on/off con potenziale per il trattamento personalizzato delle malattie immunitarieE Rapporti sulle cellule della medicina .
comunicazione:
Mikael Benson, Ricercatore presso il Dipartimento di Scienze Cliniche, Intervento e Tecnologia, Karolinska Institutet, [email protected].
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