Le type d'ordinateur a pu être utilisé pour évaluer rapidement les médicaments neufs pour l'anémie falciforme

Une équipe des chercheurs de Brown University a développé un type d'ordinateur neuf qui simule la voie que les hématies deviennent difformes par l'anémie falciforme. Le modèle, décrit dans un papier publié en la Science avance, pourrait être utile dans le bilan préclinique des médicaments visés évitant le procédé sickling.

Il y a actuel seulement deux médicaments reconnus par la FDA pour traiter l'anémie falciforme, et ils ne fonctionnent pas pour chacun. Nous avons voulu établir un modèle qui considère le procédé sickling entier et pourrait être employé à rapidement et économiquement les candidats neufs de médicament de pré-écran. »

Stagiaire de Lu Lu, de Ph.D. dans la Division des mathématiques appliquées chez Brown et l'auteur du Co-fil de l'étude

L'anémie falciforme est une affection génétique qui affecte des millions de gens mondiaux. Le trouble fait devenir les hématies, qui sont normalement molles et rondes, stiff, collantes et falciformes (un peu comme un croissant de lune). Les cellules de forme irrégulière se coincent dans des vaisseaux sanguins, entraînant la douleur, le gonflement, les rappes et d'autres complications.

Au niveau cellulaire, l'anémie falciforme affecte l'hémoglobine, une protéine en hématies responsables de transporter l'oxygène. Une fois oxygène-déshéritée, l'hémoglobine de cellule falciforme groupe en masse compacte ensemble à l'intérieur de la cellule. Les blocs forment alors les longues fibres de polymère qui poussent contre la paroi cellulaire, raidissant les cellules et les expulsant de la forme.

George Karniadakis, un professeur des mathématiques appliquées chez Brown et auteur supérieur de la recherche neuve, a travaillé pendant des années pour comprendre mieux le trouble. Récemment, il a travaillé avec le Lu et lui Li, un professeur de recherches chez Brown, pour produire les modèles biophysiques détaillés de chaque étape du procédé sickling, y compris un modèle de fonctionnement OpenRBC appelé d'hématie et un modèle de superordinateur de formation de fibre de cellule falciforme.

Ce modèle neuf combine et simplifie les versions précédentes pour produire un modèle cinétique unique du procédé sickling entier. Utilisant l'information glanée des modèles détaillés de superordinateur, les chercheurs pouvaient établir une version simplifiée qui capte toute la dynamique importante du procédé sickling, pourtant peuvent être faits fonctionner sur un ordinateur portable.

Pour valider le modèle, les chercheurs ont prouvé qu'il pourrait reproduire les résultats des expériences antérieures dans le laboratoire et dans les gens.

Puisque la dynamique du procédé sickling peut varier selon où dans le fuselage elle se produit, les chercheurs ont conçu le modèle pour simuler le procédé sickling dans différents organes. Par exemple, parce que l'oxygène joue une fonction clé dans le procédé, sickling dévoile très différemment dans des endroits riches en oxygène comme les poumons comparés à des endroits oxygène-mauvais comme les reins. Le modèle permet à des usagers d'entrer des paramètres spécifiques à l'organe qu'ils espèrent simuler. Que la même souplesse active également pour modéliser pour être faite fonctionner pour les différents patients qui peuvent avoir le plus ou des versions moins sévères du trouble.

Pour vérifier l'efficacité potentielle des médicaments, le modèle permet à des usagers d'entrer le mode dont de l'action à côté un médicament est présumé pour fonctionner, l'information est souvent recueilli pendant des études de laboratoire préliminaires. Par exemple, si un médicament est conçu pour amplifier la quantité d'hémoglobine saine en hématies, cette information peut être employée par le modèle pour produire de l'effet sur une grande population de patient-détail ou des hématies d'organe-détail.

« Parfois un médicament peut être conçu pour travailler sur un paramètre, mais finit exercer différents effets sur d'autres paramètres, » Karniadakis a dit. « Le modèle peut indiquer si ces effets sont synergiques ou s'ils puissent se réaliser une inversion. Ainsi le modèle peut nous donner une idée de l'effet général du médicament. »

Les chercheurs sont pleins d'espoir le modèle pourraient être utiles en recensant les candidats prometteurs de médicament.

« Les essais cliniques de médicament cliniques sont très chers et l'immense majorité de eux sont infructueuse, » Karniadakis a dit. « L'espoir ici est que nous pouvons faire in silico des essais pour examiner les médicaments potentiels avant la marche à suivre à un test clinique. »

Source:
Journal reference:

Lu, L. et al. (2019) Quantitative prediction of erythrocyte sickling for the development of advanced sickle cell therapies. Science Advances. doi.org/10.1126/sciadv.aax3905.