Una ricerca pubblicata su Science Translational Medicine a febbraio 2019 ha utilizzato un paziente virtuale per testare il farmaco, Fevipiprant. (Shutterstock)

A recente studio mostra che un farmaco del gamechanger chiamato Fevipiprant promette di abbassare i rischi dei pazienti di soffrire di un attacco d'asma e di essere ricoverato in ospedale.

Questa è la prima volta un farmaco che riduce la massa muscolare liscia delle vie aeree - è stato riportato un importante indicatore clinico della gravità della malattia che aumenta la probabilità di attacchi d'asma più frequenti e persino di decessi.

Insieme con Rod Smallwood, membro della British Royal Academy of Engineering, ho sviluppato modelli di computer che ci hanno permesso di simulare i risultati di a Sperimentazione clinica di fase 2 - prevedere i risultati della terapia nei pazienti.

Il processo originale è stato guidato da Christopher Brightling, professore clinico di medicina respiratoria all'Università di Leicester e principale coordinatore della European Lung Foundation AirPROM.

L'asma è sempre più comune

L'asma colpisce circa 339 milioni di persone in tutto il mondo, uccidendo così tante persone come 1,000 ogni giorno, secondo il Global Asthma Report 2018.

La prevalenza dell'asma è in aumento, con paesi a basso e medio reddito che soffrono di più - in parte, perché le medicine essenziali sono indisponibili, inaccessibili o di qualità inaffidabile.

L'asma è causata dal complesso insieme di interazioni tra i geni di un paziente, le cellule e l'ambiente che portano ad un aumento della massa muscolare liscia delle vie aeree: un processo denominato "rimodellamento".

Un uomo indossa una maschera per la salute sullo skytrain di Bangkok, in Tailandia, a febbraio 2019, per proteggersi dall'inquinamento di aria e polvere. (Shutterstock)

Le nostre vie aeree sono composte da diversi tipi di cellule che esistono insieme in uno stato altamente ordinato. Il lume delle vie aeree è rivestito da cellule epiteliali e, più all'interno, dal mesenchima. Quest'ultimo contiene cellule muscolari che aumentano di massa durante l'asma. Un'altra caratteristica cruciale delle vie aeree sono le cellule infiammatorie che vengono reclutate in caso di una sfida straniera (come un allergene o un virus).

In salute, questi tre elementi funzionano in armonia per assicurare un flusso d'aria efficace e una risposta adeguata alle sfide esterne. Nell'asma, queste interazioni armoniche sono compromesse, con conseguente aumento della massa muscolare.

Lo sviluppo di una solida strategia per il trattamento dell'asma richiede una comprensione precisa dei fattori che contribuiscono all'emergenza della malattia. Non possiamo raggiungere questo risultato solo attraverso la sperimentazione, perché così tanti fattori contribuiscono alla malattia. Con modelli matematici, possiamo usare ipotesi per aiutare a ridurre la complessità del sistema.

Abbiamo creato un "paziente virtuale"

Nello studio clinico è stato osservato Fevipiprant ridurre il numero di cellule infiammatorie e massa muscolare.

Per capire come, Ho sviluppato un modello matematico che ha combinato gli elementi epiteliali, mesenchimali e infiammatori - per capire quale sia il responsabile del rimodellamento delle vie aeree durante l'asma.

Ho usato qualcosa chiamato "Modellazione basata su agenti" - un approccio matematico che si basa su serie di regole che governano le interazioni tra i vari elementi del modello.

Ho sviluppato un "paziente virtuale" con asma grave e ho dato loro farmaci virtuali. Mi sono assicurato che il modello stesse catturando la realtà biologica prima somministrando Mepolizumab virtuale, che ha ucciso le cellule infiammatorie nelle vie aeree. La prestazione del paziente virtuale era coerente con i risultati clinici.

Ho quindi dato al paziente virtuale Fevipiprant. Sebbene abbia dimostrato la stessa riduzione delle cellule infiammatorie rispetto allo studio clinico, non ha mostrato la stessa quantità di riduzione della massa muscolare osservata clinicamente.

Ciò ha portato alla conclusione che Fevipiprant ha agito non riducendo l'infiammazione da sola, ma anche influenzando direttamente la massa muscolare. Esperimenti condotti da Ruth Saunders all'Università di Leicester, con le cellule muscolari prelevate dai pazienti ha suggerito che Fevipiprant riducesse il reclutamento di cellule chiamate miofibroblasti, che si aggiungono alla massa muscolare durante il rimodellamento.

Quando questa caratteristica secondaria è stata aggiunta al modello, la riduzione osservata nella massa muscolare del paziente virtuale era coerente con i dati clinici.

Ridotta dipendenza da steroidi

Fevipiprant potrebbe essere una potenziale terapia per migliorare il rimodellamento delle vie aeree nell'asma.

L'utilizzo di questo farmaco potrebbe consentire ai pazienti di ridurre la loro dipendenza da steroidi ad alte dosi, i cui effetti collaterali includono l'aumento di peso, il diabete e l'ipertensione.

In secondo luogo, il "paziente virtuale" può avere un ruolo nella progettazione e nell'ottimizzazione dei farmaci, riducendo potenzialmente i costi di sviluppo dei farmaci.

Mentre questo ha bisogno di più test con altre terapie, è una pietra miliare nei modelli specifici per il paziente e promette una nuova era di precisione nella medicina respiratoria.

Circa l'autore

Himanshu Kaul, borsista postdottorato, University of British Columbia

Questo articolo è ripubblicato da The Conversation sotto una licenza Creative Commons. Leggi il articolo originale.

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