数字双胞胎有助于在正确的时间为个体患者提供正确的治疗

为什么药物对某些人有效，而对另一些人无效?对于常见病，40-70%的患者用药无效。造成这种情况的一个原因是，疾病很少是由一个容易治疗的“故障”引起的。相反，在大多数疾病中，症状是许多不同细胞类型中数千个基因之间相互作用改变的结果。时机也很重要。疾病过程通常会长期演变。我们往往直到症状出现才意识到疾病的发展，因此往往延误诊断和治疗，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在不同时间点构建跨多种细胞类型的改变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开发成个体患者疾病的“数字双胞胎”。这种医疗数字双胞胎可用于定制药物，以便每个患者都能在正确的时间用正确的药物治疗。理想情况下，每对双胞胎都可以在计算机中匹配并使用数千种药物进行治疗，然后才能开始对患者进行实际治疗。

研究人员首先开发了构建花粉热患者数字双胞胎的方法。他们使用单细胞 RNA 测序技术来确定数千个免疫细胞——更具体地说是白细胞——中每一个的所有基因活性。由于基因和细胞类型之间的这些相互作用可能在同一患者的不同时间点之间有所不同，因此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。网络可用于描述和分析复杂系统。例如，可以根据球员之间的传球将足球队分析为一个网络。在整场比赛中传球次数最多的球员可能是该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”，以及识别最重要的疾病蛋白质。

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，而且这些在不同细胞类型和疾病的不同阶段差异很大。

“我们可以看到，这些都是在疾病的不同阶段发生的极其复杂的变化。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患者，”Mikael Benson 教授说领导这项研究的林雪平大学。

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