Sjukdomar i människokroppen är väldigt komplicerade. I en och samma person kan tusentals gener påverka miljarder celler i olika delar av kroppen. Det är väldigt svårt att behandla sådana komplexa problem med traditionella behandlingsmetoder. Dessutom kan två patienter med samma sjukdom behöva olika mediciner eftersom de skiljer sig åt på gen och cell nivå . Där kan en digital tvilling hjälpa till. Användningen av digitala tvillingar är en teknik som innebär att en virtuell kopia av en patients biologiska data skapas och analyseras för att skräddarsy medicinering.
Individuell skräddarsydd medicinering för autoimmuna sjukdomar har tagit ett stort steg framåt tack vare användningen av avancerad databehandling. En nyligen publicerad studie i Genome Medicine, genomförd av forskare från Linköpings universitet, visar att patienternas digitala tvillingar kan analyseras med tusentals mediciner för att hitta den mest effektiva behandlingen.
Ny innovativ metod för precisionsmedicin
Samuel Schäfer, doktorand vid Institutionen för biomedicinska och kliniska vetenskaper (BKV) vid Linköpings universitet och läkare vid Magtarmmedicinska kliniken på Universitetssjukhuset i Linköping, har forskat kring skräddarsydda behandlingar för autoimmuna sjukdomar. Samuels forskning fokuserar på att adressera det vanliga bekymret inom medicin där många patienter inte svarar väl på standardbehandlingar för autoimmuna sjukdomar.
– Det är bekymmersamt att patienter ofta behöver testa flertalet behandlingar innan en effektiv behandling hittas, säger Samuel.
I dagsläget saknas det metoder för att hitta vilken patient som kommer svara på vilket läkemedel. Detta försökte Samuel och hans forskarkollegor i forskningsartikeln komma vidare med. I samarbete med hans handledare under doktorandtiden, Mikael Benson, som nu är verksam vid Karolinska Institutet, har Samuel arbetat fram en metod som använder data för att analysera genuttryck på enskilda cellnivåer. Denna högupplösta och innovativa metod, som de döpt till scDrugPrio, ger en detaljerad bild av vävnadens tillstånd och möjliggör förutsägelser om vilka läkemedel som kan vara effektiva för varje individuell patient.
Från musmodeller till mänskliga patienter
I en studie som genomfördes på en musmodell för reumatoid artrit, visade Samuel och hans forskarkollegor att deras prediktioner kunde identifiera flera befintliga läkemedel som var lovande för behandling av sjukdomen. Dessutom testades nya läkemedel som tidigare inte hade kopplats till reumatoid artrit, vilket resulterade i positiva svar i musmodellen.
För att validera metodens effektivitet på människor genomfördes ytterligare studier på patienter.
– Vi tillämpade metoden på 11 patienter med Crohns sjukdom, där både friska och inflammerade vävnadsprover togs från samma patient. En fördel med detta tillvägagångssätt är att det tillåter oss att jämföra patientens egna vävnadsprover och identifiera specifika förändringar som sker i den inflammerade tarmen. Genom detta kunde vi dra slutsatsen att vår läkemedelsprediktionsmetod, scDrugPrio, var relativt framgångsrik i att förutsäga patienternas svar på standardbehandling. Denna insikt ger oss hopp om att metoden kan vara ett framsteg för sjukvården. Det bör dock noteras att studien grundades på en begränsad grupp om 11 patienter, vilket understryker vikten av större och mer omfattande studier för att validera resultaten.
Vägen till klinisk användning
De sjunkande kostnaderna för högupplöst data kan öppna upp för att individanpassade läkemedelsval utgör en mer kostnadseffektiv strategi jämfört med traditionella behandlingstrappor, vilket kan öppna upp för en mer kostnadseffektiv strategi jämfört med traditionella behandlingsmetoder.
– Kostnaderna för att ta fram de högupplösta data som används av scDrugPrio har sjunkit betydligt de senaste åren. Där det tidigare kostade ungefär 150 000 kronor per patient ligger den summan numera på runt 20 000–30 000 kronor per patient. Det bör ses i ljuset av att biologiska läkemedel kostar 200 000–350 000 kronor per patient och år. Att investera 20 000 kronor för att bedöma nyttan för de nästkommande 100 000 kronorna i läkemedelskostnad kan vara ett kostnadseffektivt framsteg.
Trots detta återstår utmaningen att säkerställa metodens tillförlitlighet och säkerhet innan den kan implementeras brett på kliniker.
– Tidsmässigt när det kan nå kliniken styrs mycket av om vi lyckas upprepa våra resultat i större studier. Vi vill ju givetvis se till att det är en säker och tillförlitlig metod. Just nu håller jag på att planera för fler studier, bland annat på Magtarmmedicinska kliniken vid Universitetssjukhuset i Linköping, säger Samuel.
Samuels arbete och den nya forskningsmetoden har även fått uppmärksamhet från media, med ett reportage från Vetenskapsradion som belyser betydelsen av digitala tvillingar inom medicinsk forskning och sjukvårdens framtid.
