“数字双胞胎”可以帮助患者在正确的时间接受正确的治疗

一个国际研究团队开发了先进的疾病计算机模型，或称“数字双胞胎”，目的是改善诊断和治疗。他们使用这样一个模型来确定花粉热中最重要的疾病蛋白。这项研究刚刚发表在开放获取期刊上基因组医学，强调了疾病的复杂性以及在正确的时间采用正确的治疗方法的必要性。

为什么一种药物对某些人有效，但对另一些人无效?与常见疾病在美国，药物对40%至70%的患者无效。原因之一是疾病很少是由容易治疗的单一“故障”引起的。相反，在大多数疾病中，症状是许多不同基因中数千个基因之间相互作用改变的结果细胞类型．时机也很重要。疾病的发展过程通常需要很长一段时间。在症状出现之前，我们往往没有意识到疾病的发展，因此诊断和治疗往往被延误，这可能导致医疗效果不足。

在最近的一项研究中，一个国际研究团队旨在通过构建不同时间点许多细胞类型之间改变的基因相互作用的计算疾病模型，来弥合这种复杂性与现代医疗保健之间的差距。研究人员的长期目标是将这种计算模型发展成个体患者疾病的“数字双胞胎”。这种医疗数字双胞胎可以用来定制药物，这样每个病人都可以在正确的时间用正确的药物治疗。理想情况下，在对患者进行实际治疗之前，每一对双胞胎都可以与计算机中的数千种药物进行匹配和治疗。

研究人员从开发构造方法开始数字的双胞胎患有花粉热的病人。他们使用了一种单细胞RNA测序技术，来确定数千个单个免疫细胞(更具体地说是白细胞)中每个细胞的所有基因活性。由于基因和细胞类型之间的相互作用可能在同一病人的不同时间点有所不同，研究人员测量了用花粉刺激白细胞前后不同时间点的基因活性。

为了构建所有数据的计算机模型，研究人员使用了网络分析。网络可以用来描述和分析复杂的系统。例如，足球队可以分析为一个基于球员之间传球的网络。在整个比赛中传球给其他球员最多的球员可能是这个网络中最重要的球员。类似的原理被应用于构建计算机模型，或“双胞胎”，以及确定最重要的疾病蛋白。

在目前的研究中，研究人员发现多种蛋白质和信号级联在季节性过敏中很重要，而且在不同的细胞类型和疾病的不同阶段，这些蛋白质和信号级联差异很大。

“我们可以看到，这些都是发生在疾病不同阶段的极其复杂的变化。不同时间点之间的差异意味着你必须在正确的时间用正确的药物治疗病人，”Linköping大学教授Mikael Benson博士说，他领导了这项研究。

最后，研究人员确定了花粉热双胞胎模型中最重要的蛋白质。他们表明，在细胞实验中，抑制这种名为PDGF-BB的蛋白质比使用已知的针对另一种名为IL-4的蛋白质的过敏药物更有效。

该研究还表明，这些方法可能被应用于其他免疫疾病，如风湿病或炎症性肠病，在正确的时间给予正确的治疗。临床实施将需要大学、医院和公司之间的国际合作。