Wirtualny odpowiednik ludzkiego układu odpornościowego to pomysł Tomasa Helikara, amerykańskiego profesora biochemii. Na rozwój swojego projektu, Helikar otrzymał właśnie grant w wysokości 1,8 mln dolarów, przyznany w ramach programu Maximizing Investigators’ Research Award prowadzonego przez amerykański Narodowy Instytut Zdrowia (NIH).
Helikar uważa, że model może znacznie skrócić czas i koszt opracowania nowych leków, których wprowadzenie na rynek, od laboratoryjnego stadium może trwać dłużej, niż 10 lat i kosztuje średnio ok. 1,3 mld dolarów.
— Dzięki możliwości mapowania, modelowania i symulacji ludzkiego układu odpornościowego chcemy identyfikować skuteczniejsze działanie leków i wyeliminować złe hipotezy, które mogą doprowadzić do tzw. króliczej nory, czyli badań, które prowadzą do nikąd – mówi Helikar
Model wypełniłby lukę w nauce dotyczącą naszego zdrowia. Choć nasz układ odpornościowy jest prawdopodobnie jedną z najbardziej złożonych „maszyn” w ludzkim organizmie, jak dotąd nie dysponujemy jego komputerową wersją, która pozwalałaby znacznie obniżyć koszt niektórych badań.
Wirtualny układ odpornościowy – łatwiej powiedzieć, niż zrobić
Układ odpornościowy składa się z narządów, tkanek, przeciwciał, komórek, genów i innych elementów, które nieustannie wpływają na wzajemne zachowanie. Te interakcje rozgrywają się w różnych skalach: w różnych częściach ciała, w różnych momentach i na różnych poziomach organizacji.
Aby udowodnić, że stworzenie tak skomplikowanego modelu jest możliwe, Helikar wraz ze swoim zespołem współpracowników wykorzystał pierwszą ratę grantu do budowy modelu skupiającego się na pojedynczym typie komórki odpornościowej. Chodzi o limfocyty T CD4+, które są „pomocnikami” układu odpornościowego, stymulującymi inne komórki do walki z patogenami.
Czytaj również: Czy warto wzmacniać swój układ odpornościowy?
Jak szczegółowo opisano w badaniu opublikowanym niedawno w PLOS Computational Biology, zespołowi udało się zbudować model oparty na limfocytach T CD4+, obejmujący cztery różne podejścia matematyczne, trzy skale przestrzenne i różne tkanki odpornościowe. W ramach prac nad tym małym wycinkiem, badaczom udało się stworzyć metodę matematycznego i obliczeniowego łączenia różnych skal układu odpornościowego.
Jednak rozszerzenie modelu tak, aby obejmował więcej typów komórek, cząsteczek, genów i narządów, będzie wymagało połączenia jeszcze większej liczby podejść matematycznych w opłacalny obliczeniowo sposób. Pokonanie tej przeszkody poprzez poprawę szybkości i wydajności algorytmów modelu jest głównym celem na najbliższe pięć lat.
Wirtualny układ odpornościowy, jeśli uda się go stworzyć, ma początkowo służyć głównie do badań chorób wpływających na obniżenie odporności ludzkiego organizmu. Docelowo jednak, Helikar zakłada, że model stworzony przez niego będzie na tyle uniwersalny, że pozwoli na badania wszelkiego rodzaju chorób.
