Коли чоловік доктора Синтії Дж. Мусанте заразився COVID-19, виник страх і тривога .
Він зіткнувся з великим ризиком отримати важкий випадок оскільки йому вже було погано.
Але всі їхні хвилювання зникли лише за 24 години.
Доктор Мусанте згадує, що її чоловік незабаром почав почуватися краще після того, як йому призначили досліджуване пероральне лікування хворих на COVID-19. “Це було схоже на диво”, – сказав він. «Я почувався так жахливо».
Коли настало полегшення, доктор Мусанте відчув щось інше: гордість.
Зрештою, з того часу, як пероральний препарат став доступним наприкінці 2021 року до його затвердження наприкінці травня 2023 року, клініцисти виписали понад 11 мільйонів рецептів для лікування. 1 Якби не команда доктора Мусанте з фармакології кількісних систем із 11 осіб та багато інших колег із Pfizer, мільйони людей з COVID-19, включаючи її чоловіка, могли б місяцями чекати, щоб отримати доступ до перорального лікування.
Прогнозування результатів для пацієнтів із самого початку
Фармакологія кількісних систем — це високотехнологічна галузь біомедичних досліджень, яка допомагає розробці ліків від відкриття до клінічних випробувань і далі. У цій галузі вчені будують математичні моделі для моделювання взаємодії між ліками та їх цілями.
У Pfizer команда створює придатні для цілей моделі для створення та перевірки гіпотез до того, як лікування досягне пацієнтів. Таким чином вони працюють над прогнозуванням результатів від клітинного рівня до реакції всього тіла, і вони проводять віртуальні клінічні випробування.
«Ми є in-silico (комп’ютерною) фармакологічною групою, яка намагається передбачити, що станеться з нашими потенційними методами лікування, коли ми вперше введемо їх у пацієнта», – д-р Мусанте, віце-президент із наукових досліджень та керівник Pfizer. фармакології кількісних систем, каже. «Найперше йдеться про забезпечення безпеки, а потім про спроби зрозуміти, як максимізувати терапевтичний ефект наших ліків . »
Фармакологія кількісних систем швидше доставляє ліки пацієнтам, покращує їх ефективність і мінімізує ризик для пацієнтів, особливо для нових методів лікування. Команда Pfizer зробила це, спрогнозувавши наслідки нових комбінацій лікування, визначивши, скільки та як часто хтось повинен приймати ліки, щоб отримати найкращі результати, і допоміг вибрати біомаркери для вимірювання ефективності лікування. Група також повідомляє, чи Pfizer продовжує досліджувати певне лікування.
Робота команди торкається життя тих, кого вони знають і люблять, а також мільйонів пацієнтів у всьому світі. Проте мало хто знає, що кількісна системна фармакологія взагалі існує.
Перетворення математики на медицину
Так багато людей просили доктора Мусанте пояснити фармакологію кількісних систем — більш-менш за допомогою математики для опису біології та прогнозування реакції на ліки — що вона знайшла під рукою зрозумілу метафору.
Уявіть, що ви їсте бутерброд.
Вчені знають, як виміряти, скільки калорій містить сендвіч у вигляді вуглеводів, білків і жирів. Спостерігаючи, скільки часу вам потрібно, щоб з’їсти бутерброд, вони можуть розрахувати середню швидкість, з якою сендвіч потрапляє у ваш шлунок. Наприклад, якщо бутерброд містить 400 калорій і ви з’їдаєте його за 20 хвилин, середня норма споживання калорій становитиме 400 калорій, поділені на 20 хвилин, або 20 калорій за хвилину. Звідти сендвіч розщеплюється на окремі поживні речовини, які потрапляють у кишковий тракт, зрештою всмоктуються в кров і доставляються до різних органів для використання, зберігання або виведення.
Якби вчені хотіли передбачити, як швидко ваше тіло може переробити сендвіч, їм потрібно було б лише виразити кожен маленький крок у вигляді математичної формули, а потім об’єднати їх в один вичерпний опис або систему рівнянь.
Замініть бутерброд ліками, і ви на шляху до розуміння фармакології кількісних систем.
«Мене завжди хвилювало те, що я намагався зрозуміти, що відбувається в людському тілі», — каже доктор Мусанте. «Математика може описати те, що відбувається навколо нас і всередині нас».
Але ліки складніше бутербродів. Побудова математичної моделі в реальному світі часто означає заповнення прогалин, залишених даними, яких вони не мають, і відповіді на постійні запитання щодо інформації, яку вони мають .
У випадку досліджуваного перорального лікування COVID-19 команда почала вирішувати проблеми ще до того, як дізналася, на які запитання їм потрібно буде відповісти, або чи офіційно Pfizer залучить їх до проекту взагалі.
Математична пісочниця
У березні 2020 року пандемія COVID-19 загрожувала життю в усьому світі, і робота багатьох клінічних випробувань і біологічних лабораторій була зупинена під час карантину. Серед текстових повідомлень про самопочуття колег і більш практичні питання, пов’язані з доглядом за дітьми вдома та покупками продуктів, команда почала готувати модель. Вони хотіли бути готовими на випадок, якщо зможуть допомогти, — каже головний фармаколог із кількісних систем доктор Рохіт Рао, який на той час працював у Pfizer лише кілька місяців.
Незабаром у їхні двері постукала клінічна команда із запитанням: чи відреагують пацієнти на досліджуваний препарат протягом п’яти днів? Або для роботи знадобилося вдвічі більше часу?
Відповідь мала глибокі наслідки. У порівнянні з п’ятиденним режимом, тестування 10-денного лікування вимагало б більше пацієнтів і більш тривалого випробування в той час, коли вірус заражав тисячі людей на місяць, пояснює доктор Рао. Щоб отримати ці відповіді, їм знадобилося віртуальне клінічне випробування.
Саме тут блищить фармакологія кількісних систем. Група пропонує математичну пісочницю, де програми можуть перевіряти сценарії «що-якщо», — пояснює науковий співробітник доктор Блерта Штилла, вказуючи на програму з онкології , якою вона особливо захоплюється.
Протягом майже трьох років вони підтримували розробку терапії рецидивуючої та резистентної множинної мієломи. Їхня модель може симулювати періоди лікування, які тривають за існуючі клінічні спостереження. Це дає змогу експертам з упевненістю прогнозувати та тестувати сценарії дози та схеми.
Доктор Штилла тісно працювала над програмою, і результати для неї важливі не лише професійно. Вони особисті, особливо тому, що її наставник має множинну мієлому.
«Ми знаємо, хто такі пацієнти», — каже вона.
Те, що ліки змінюють життя пацієнтів, надає справжнього сенсу їхній роботі. Доктор Мусанте пригадує, як плакала, коли читала ранні дані з онкологічної програми, які показали, що пацієнти реагують на лікування. І втративши двох сестер від раку у відносно молодому віці, вона знає, що поставлено на карту.
«Ми зрозуміли, що дійсно змінюємо життя цих пацієнтів», — каже вона. «Побачивши відповідь, я подумав, що це чудово для пацієнтів та їхніх сімей».
Доктор Синтія Дж. Мусанте та її чоловік Ніл.
Працюючи в гармонії
Кожен у фармакології кількісних систем поспішає сказати, що успіх приходить від співпраці. Коли прийшов час просувати досліджуване пероральне лікування людей з COVID-19, група фармакології кількісних систем працювала з доклінічними біологами та іншими експертами, щоб допомогти доставити ліки людям, які їх потребували.
«Для цього дійсно потрібне село», — каже доктор Рао.
Широта проблем, з якими вони стикаються, вимагає настільки ж різноманітних знань. До команди входять математики, інженери, вчені-фармацевти та біостатистики. Крім того, вони регулярно співпрацюють із колегами-експертами в Pfizer, застосовуючи дещо гібридний підхід. Це включає співпрацю з експертами в області штучного інтелекту та точної медицини.
Доктор Мусанте особливо любить створювати моделі для команди прецизійної медицини та досліджувати, як генетичні мутації впливають на біологічні шляхи та реакцію пацієнта на лікування. Вона також у захваті від поточної роботи з командою штучного інтелекту Pfizer над дослідженням штучного інтелекту та машинного навчання, поєднуючи здатність технологій до обробки даних зі знаннями її команди з фармакології та біології захворювань.
Доктор Штилла називає цей гібридний підхід «QSP 2.0» і каже, що він уже допомагає команді визначати ключові параметри даних для інтеграції в моделі. Одного разу стратегія може прискорити швидкість збирання моделей.
Результати, що змінюють життя
Думки про друзів, родину та людей усюди були в голові членів команди, коли вони проводили віртуальні клінічні випробування перорального лікування COVID-19.
«У нас був один шанс, щоб зробити це правильно», — каже доктор Рао.
Отримали результати моделювання: п’ять днів лікування спрацювали. Клінічні групи тепер мали більше впевненості, щоб розпочати коротше клінічне випробування. І разом з цим група фармакологів кількісних систем допомогла скоротити час, необхідний для того, щоб пероральне лікування досягло пацієнтів.
«Це справді врятувало багато життів», — каже доктор Рао.
Через кілька днів після перорального лікування від COVID-19 чоловік доктора Мусанте повністю одужав. Зрештою вона теж прийняла його. Лише кілька років потому та сама модель, яка допомогла їм — і багатьом іншим — стала стимулом для дослідження ефектів тривалого дозування у пацієнтів з ослабленим імунітетом.
Попереду очікуйте більше результатів, які змінять життя.
«Для нас успішна модель — це ніколи не кінець», — каже доктор Мусанте. «Це завжди новий початок для пацієнтів, які потребують такого лікування».
Література:
1. Таблетки від COVID-19 Paxlovid отримали повний дозвіл FDA після більш ніж року екстреного використання. ABC News. https://abcnews.go.com/Health/wireStory/covid-pill-paxlovid-gets-full-fda-approval-after-99607379 1. Опубліковано 25 травня 2023 р. Переглянуто 5 червня 2023 р.
Джек Мурта
