Können Computer entwickeln die Medikamente der Zukunft? Die kurze Antwort ist: wahrscheinlich, aber noch nicht.

Computer-simulation ist ein Eckpfeiler in der Entwicklung und Optimierung von „mission-critical“ – Elemente in diversen Branchen von der Luft-und Raumfahrt zu finanzieren. Auch das reibungslose funktionieren der Reaktoren—wobei ein Ausfall wäre katastrophal—beruht auf einem rechnerischen Modell als Virtuelles Reaktor, der es ermöglicht Wissenschaftlern und Ingenieuren zu beobachten, der Reaktor real-time-Reaktion auf die Betriebsbedingungen.

Das Analog-Modell in der Medizin—eine „virtuelle Mensch“—die noch nicht existiert. Wir verlassen sich immer noch auf lebende, atmende Tiere und Menschen testen Medikamente und Geräte. Entdeckungen gemacht werden größtenteils durch Versuch und Irrtum. Aber der uralte Ansatz führte zu der Entdeckung der Antibiotika, Herz-Katheterisierung, und für die transplantation wird zunehmend unhaltbar.

Nach der Tufts Center for the Study of Drug Development, die Entwicklung eines neuen Medikamentes nun mehr als 2,5 Milliarden US-Dollar, 75% davon verbrachte er in verschiedenen Phasen der Entwicklung. Weniger bekannt als die Preis von erfolgreichen Drogen ist das Versagen der meisten; 90% der potentiellen Medikamente, die gesichert sind durch eine Finanzierung in dieser Größenordnung scheitern in der späten Phase der klinischen Studien machen, bevor es auf den Markt. Vielleicht problematischsten von allen ist, dass, wenn ein Medikament oder ein Gerät ausfällt, niemand versteht wirklich, warum. Die traditionellen klinischen Studie ist einfach nicht entwickelt, um uns zu sagen, warum ein unerwünschtes Ereignis aufgetreten ist, oder warum die erwartete Wirksamkeit war auffallend weniger als vorhergesagt. Die ausgefallene Therapeutika sind weitgehend verlassen in einem alles-oder-nichts-Mentalität, die letztlich dämpft das innovative Verfahren.

 

Eine virtuelle alternative zu klinischen Studien

Geben Sie in silico klinischen Studien. Avicenna, der europäischen Kommission finanzierte Koalition gewidmet, um die Unterstützung und Entwicklung von in-silico-Technologie, definiert in-silico-klinische Studien (ISCT) als die „Verwendung des individualisierten computer-simulation in der Entwicklung oder regulatorische Bewertung eines Arzneimittels, medizinischen Geräten oder medizinischen Eingriff.“ In anderen Worten, testen Sie die Idee, auf einem computer, die nicht eine person.

In aller fairness, computer modeling in drug und device-Entwicklung ist nicht besonders bahnbrechend. Eine Handvoll von pharmazeutischen Unternehmen verwendet computergestützte Methoden zur Modell Pharmakodynamik und Pharmakokinetik in der präklinischen Studien. Und Medizintechnik-Unternehmen verwenden computational-fluid-dynamics-Modell, wie die Blut bewegt sich in einem implantierten Gerät.

Was fehlt, ist ein Modell, das sich individuell an jeden Patienten mit der option, um die punch-in-Patienten physiologische Parameter und erfahren, wie die einzelnen reagieren. Das Ziel ist—Sie Ahnen es—einem Virtuellen Physiologischen Menschen, oder VPH.

 

Die virtuellen physiologischen Menschen

Obwohl die VPH-Modell ist weit von der Erreichung der Zuverlässigkeit benötigt, um sinnvoll transformieren der klinischen Studie Prozess, es ist nicht nur science-fiction. Eine aktuelle UCSF computer-Modell, zum Beispiel, richtig vorhergesagt Nebenwirkungen von über 650 Arzneimitteln. Eine weitere Studie von 300 virtuellen Typ-1-Diabetikern genau vorhergesagt trends in der Blut-glucose nach „Essen“ und mit „insulin.“ Und ein computer-Modell bei Patienten mit sepsis identifiziert Untergruppen von virtuellen Patienten, bei denen TNF-α-Inhibitoren lebensrettend sein könnte, und denen, in denen der immunmodulatorischen Medikament hat mehr Schaden als nützen.

In der nicht-so-Fernen Zukunft, ISCT könnte verwendet werden, um Fragen zu beantworten, die aktuellen klinischen Studien nicht. Wie wird die Wirkung des Medikaments ändern, wenn das Körpergewicht 20% über dem normalen? Was genetische Profil ist wahrscheinlich am besten zu reagieren, was Droge? Was würde passieren, wenn die Dosis wurden verdoppelt oder halbiert? Letztlich besteht die Hoffnung, dass ISCT Technologie könnte die Reduzierung der Größe und der Dauer der klinischen Studien, verfeinern klinische Ergebnisse mit mehr Aussagekraft, und sogar teilweise ersetzen klinischen Studien in Fällen, in denen ISCT können Klang erzeugen und zuverlässige Beweise.

Wenn es gelingt, die Auswirkungen von in-silico-Studien—von individueller Entwicklung von Medikamenten zu massiven Kosteneinsparungen dringend notwendige und überfällige Entwicklung von orphan drugs—sind kaum zu überschätzen.