虚拟免疫系统路线图发布

　　

数字双胞胎的构造和使用。在每个相关的生理尺度上，已知的生物学和相关机制通过数据收集被描述为一个或多个计算模型。然后将个体尺度上的模型集成到一个综合的多尺度基础模型中。在第二步中，这个基础模型通过从单个患者收集的数据进行参数化来实现个性化。由此产生的数字双胞胎可以用于该患者的临床决策。(这些图像来自Servier Medical Art (https://smart.servier.com/smart_image/tendon-anatomy/)、https://all-free-download.com/free-vector/flat-screen-computer-monitor.html和https://pixabay.com/vectors/man-male-boy-human-people-persons-2099114/的公共领域图像)。DOI: 10.1038 / s41746 - 022 - 00610 - z

5月20日发表在npj Digital Medicine上的一篇文章提供了一个逐步建立人类免疫系统数字孪生兄弟的国际努力的计划。

内布拉斯加大学林肯分校(University of Nebraska-Lincoln)的生物化学家托马斯·赫里卡(Tomas Helikar)是来自世界各地六所大学的10名合著者之一，他说:“这篇论文概述了科学界在构建、开发和应用免疫系统的数字孪生兄弟方面应该采取的路线图。”

他说:“这需要计算生物学家、免疫学家、临床医生、数学家和计算机科学家的合作。”“试图将这种复杂性分解为可衡量和可实现的步骤一直是一个挑战。这篇论文正在解决这个问题。”

免疫系统的数字双胞胎将是一项突破，可以为包括癌症、自身免疫疾病和COVID-19等病毒感染在内的各种疾病提供精准医疗。

Helikar的参与部分是受到了他七岁的儿子的启发，他的儿子在婴儿时期就需要肺移植。这导致了他一生都在小心翼翼地平衡自己的免疫系统，通过强大的免疫抑制药物来防止器官排斥，同时防止感染和其他疾病。

虽然第一步是创建一个反映常见生物机制的通用模型，但最终目标是在个体层面上创建虚拟模型。这将使医生能够为个人提供精确设计的药物。

Helikar说:“我们的梦想和目标是将其用于个人层面的精准医疗。”“重要的是，我们会随着时间而改变。随着时间的推移，我们的免疫系统被编程、重新编程和调整。它从出生就开始发展，随着我们年龄的增长，它继续发展，通常以我们不喜欢的方式发展。它变得更弱，我们有癌症，我们的免疫系统跟不上。我们的目标是创造不只是针对我们自己的数字双胞胎，而是针对那个时间点——考虑到我们所有的过去。”

《构建人类免疫系统的数字双胞胎:走向路线图》的作者是一个由约200名科学家组成的伞状工作组的一部分，该工作组的目的是建立病毒大流行的多尺度模型。这个机构间工作小组由佛罗里达大学的莱因哈德·劳本巴赫(Reinhard Laubenbacher)和印第安纳大学的詹姆斯·格莱泽(James Glazier)领导，他们两人都是5月20日这份报告的共同作者。自5月以来，Helikar一直与Glazier共同领导该工作组。

其他合著者包括佛蒙特大学的Gary An、Université Paris-Saclay的Anna Niakaris和欧洲生物信息学研究所的Rahuman S. Malik Sheriff。

这篇文章说:“数字双胞胎、工业领域的定制仿真模型已经开始应用于医学和医疗保健领域，在心血管诊断和胰岛素泵控制方面取得了一些重大成功。”“更先进的医疗数字双胞胎对于实现精准医疗至关重要。因为免疫系统在如此广泛的疾病和健康状况中扮演着重要的角色，从对抗病原体到自身免疫性疾病，免疫系统的数字双胞胎将具有特别高的影响。”

虽然这项任务可能需要数年时间和数亿美元，但海利卡相信这是可以实现的。

“我认为，在方法和软件工具方面，我们有足够的数据和技术进步，虚拟免疫系统的初稿或第一版可以用现有的数据构建。它可能还不能个性化，但你可以从一个工作原型开始。”