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Wissenschaftler entwickeln Modell, das Drogen Nebenwirkungen bei verschiedenen Patienten vorhersagt

Forscher, die ein Modell entwickeln, das vorhersagt, wie unterschiedliche Menschen auf ein und dieselbe Droge reagieren, haben ein Beispiel geschaffen, das rote Blutkörperchen anhand von Daten aus Blutproben von Individuen modelliert.
Die Forscher erstellten ein kinetisches Modell der roten Blutkörperchen jeder Person, um vorherzusagen, wie sie auf ein Medikament reagieren könnten.

Das Team von der Universität von Kalifornien-San Diego (UCSD) beschreibt das Modell und wie sie es getestet haben, in einem in der Zeitschrift veröffentlichten Artikel Zellsysteme.

Seniorautor Bernhard Palsson, Professor für Bioingenieurwesen, sagt:

"Wir sind nicht nur daran interessiert, die Wirksamkeit eines Medikaments vorherzusagen, sondern auch seine Nebenwirkungen."

Ein Medikament kann bei verschiedenen Menschen unterschiedliche Reaktionen hervorrufen - manche können Nebenwirkungen haben, andere nicht.

Die Absicht hinter dem Modell ist es, einen effektiven Weg zu finden, um die Nebenwirkungen eines Medikaments vorherzusagen, bevor es viele Leute damit konfrontieren. Ein solches Tool wäre für Arzneimittelentwickler von unschätzbarem Wert - sie könnten beispielsweise im Vorfeld klinischer Studien prädiktives Screening durchführen.

Das Modell basiert auf der Tatsache, dass verschiedene Menschen verschiedene Variationen desselben Gens haben und diese Variationen beeinflussen, wie ihre Körper ein Medikament verstoffwechseln oder verarbeiten.

Das Modell wurde entwickelt, um zwei Quellen personenbezogener Daten zu nutzen - Informationen über den genetischen Typ einer Person (ihren Genotyp) und Informationen über ihren individuellen Stoffwechsel - um zu simulieren, wie eine bestimmte Art von Zelle im Körper auf ein Medikament reagieren könnte.

Prof. Palsson erklärt:

"Dies ist ein einzigartiger Ansatz, um personalisierte, prädiktive und mechanistische Beschreibungen der Physiologie von Menschen basierend auf ihrer genetischen und metabolischen Zusammensetzung zu erhalten."

Ein kinetisches Modell der roten Blutkörperchen einer Person

Für die Studie wählte das Team eine einfache Art von menschlichen Zellen, die aus Blutproben - roten Blutkörperchen - leicht verfügbar ist.

Unter Verwendung von genetischen und metabolischen Daten, die aus den Blutproben von 24 gesunden Personen stammten, erstellte das Team "Ganzzell-kinetische Modelle" der roten Blutkörperchen für jede Person.

Ein kinetisches Modell simuliert die chemischen Reaktionen eines Systems - in diesem Fall eine Zelle - und berücksichtigt Variablen wie die Raten dieser Reaktionen und die sich ändernden Niveaus der Reaktionsprodukte (in diesem Fall Metaboliten). .

Die Forscher machten mehrere nützliche Entdeckungen darüber, wie man Individuen auf der Ebene der roten Blutkörperchen typisieren kann. Wenn zum Beispiel Metaboliten als Indikatoren für Individualität betrachtet werden (d. H. Den Genotyp), fanden sie heraus, dass "personalisierte kinetische Geschwindigkeitskonstanten, eher als Metabolitenspiegel, den Genotyp besser repräsentieren".

Sie verwendeten die Modelle auch, um Individuen zu identifizieren, bei denen das Risiko einer Anämie besteht, die durch Ribavirin - ein Medikament zur Behandlung von Hepatitis C - induziert wird, und wie genetische Variation gegen diese Nebenwirkung schützen kann. Ribavirin-induzierte Anämie tritt bei 8-10% der Patienten auf - es verursacht einen Abfall ihrer roten Blutkörperchen.

Das Team möchte anhand des Modells bestimmte Regionen in den roten Blutkörperchen identifizieren, die für diese Nebenwirkung verantwortlich sind. Sie sagen, es könnte auch vorhersagen, wie sich die Reaktionen einzelner Patienten im Laufe der Zeit verändern.

Die Forscher sagen, dass sie nun ihre Idee testen müssen, indem sie Modelle für viel größere Gruppen, Hunderte statt Dutzende von Menschen, erstellen. Dennoch schließt Prof. Palsson:

"Diese Studie ist ein weiterer Schritt, um zu zeigen, dass Patienten aufgrund ihrer genetischen Ausstattung präzise behandelt werden können."

Er und seine Kollegen planen, den Zugang zu den Blutplättchenzellen zu erweitern - sie sind komplexer als die roten Blutkörperchen. Letztendlich wollen sie Zellen der Leber modellieren, weil dies das Organ ist, in dem die meisten Medikamente abgebaut werden und wo die meisten Nebenwirkungen auftreten.

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