Wirtualne badania kliniczne mogą poprawić leczenie pacjentów po udarze
Udar, do którego dochodzi w wyniku zatrzymania dopływu krwi do mózgu, stanowi jedną z głównych przyczyn długotrwałej niepełnosprawności i drugą najczęstszą przyczynę śmierci na świecie. Każdego roku w Europie odnotowuje się ponad milion przypadków udaru, co generuje bezpośrednie i pośrednie roczne koszty wynoszące około 60 miliardów euro. Po kilkudziesięciu latach badań za standardową metodę leczenia ostrego udaru niedokrwiennego uznano trombolizę polegającą na rozpuszczeniu zakrzepu za pomocą leków oraz trombektomię, podczas której zakrzep usuwany jest mechanicznie. Charles Majoie z Amsterdam UMC, koordynator projektu INSIST uważa, że nawet dwie trzecie pacjentów nie odzyskuje samodzielności i wymaga stałej opieki. „Aby poprawić rokowania pacjentów, badania kliniczne muszą skuteczniej rozpoznawać pacjentów, u których dane leczenie przyniesie pożądane efekty”, mówi. W ramach finansowanego przez UE projektu opracowano modele obliczeniowe, które pozwalają na określenie prawdopodobnych rokowań dla „pacjentów wirtualnych” poddanych trombolizie lub trombektomii.
Wirtualni pacjenci
Model INSIST został stworzony na podstawie tysięcy danych pacjentów w rejestrze MR CLEAN – krajowej holenderskiej bazie danych dotyczących pacjentów po ostrym udarze niedokrwiennym, których poddano leczeniu wewnątrznaczyniowemu. Wykorzystując dane, na które składały się obrazy (400 pacjentów) i histologia zakrzepów (350 pacjentów) oraz opisy tętnic wewnątrzczaszkowych (120 pacjentów), zespół stworzył realistycznych wirtualnych pacjentów. „Nasi wirtualni pacjenci odzwierciedlają 15 najważniejszych cech prognostycznych, takich jak wiek, płeć i choroby towarzyszące. Uwzględniają także cechy kliniczne, takie jak geometrie naczyń krwionośnych i zakrzepu”, mówi współkoordynator projektu INSIST Henk Marquering. Trzy modele ze sobą współpracują, co ułatwia badania kliniczne in silico. Modele śmierci tkanek oceniają stan tkanek na początku udaru, bezpośrednio po leczeniu i 24 godziny później. Modele przepływu krwi odzwierciedlają zmiany na wszystkich etapach udaru, w tym podczas leczenia. Z kolei model perfuzji 3D opisuje perfuzję krwi w istocie białej i szarej mózgu, a informacji na temat odwracalnych i nieodwracalnych uszkodzeń tkanki mózgowej wynikających ze zmian perfuzji dostarcza model śmierci tkankowej.
Testowanie in silico
Model INSIST wykorzystano do oceny skuteczności trombolizy z użyciem dożylnej alteplazy oraz trombektomii mechanicznej z użyciem stentów, symulując ich zaciskanie, umieszczanie i rozwijanie oraz wydobywanie skrzepu w celu oszacowania fragmentacji skrzepliny. Symulację badań przeprowadzono z wykorzystaniem danych rzeczywistych zebranych z rejestru MR CLEAN, co pozwoliło modelowi powiązać stan tkanki mózgowej 24 godziny po leczeniu z wynikiem klinicznym pacjenta po 90 dniach. Wyniki zostały następnie podzielone na konkretne subpopulacje. „Możemy ocenić skuteczność leczenia u różnych pacjentów oraz lepiej zrozumieć planowany i nieplanowany wpływ na pacjentów i populacje”, wyjaśnia badaczka uczestnicząca w projekcie INSIST Praneeta Konduri. „Oceniliśmy na przykład skuteczność dostępnego na rynku stentu dla różnych stężeń fibryny w skrzeplinie, uzyskując podobne wyniki do danych z interwencji MR CLEAN oraz założeń klinicznych”. Skuteczność wirtualnych pacjentów INSIST i testów in silico poddano ocenie z wykorzystaniem zestawu danych HERMES, który zawiera wyniki sześciu randomizowanych badań klinicznych z udziałem 1 500 pacjentów z całego świata, skupiając się na korzyściach wewnątrznaczyniowej trombektomii i trombolizy.
Rozwijające się podejście
Wspierane przez takie organy regulacyjne jak Europejska Agencja Leków modelowanie komputerowe i badania in silico odgrywają coraz większą rolę w badaniach i rozwoju produktów biomedycznych. „Nasza technologia pozwala na ocenę nowych metod leczenia w różnych scenariuszach klinicznych, skracając czas potrzebny na rozwój i ograniczając jego koszty”, mówi Majoie. „Ponadto ekstrapolacja tych wyników na skalę całej populacji pozwala nam na pełniejsze zrozumienie udaru mózgu”. Zespół nie tylko przedstawi te techniki potencjalnym użytkownikom, takim jak zespoły ds. badań klinicznych, ale także wdroży nowsze techniki trombektomii do swoich symulacji, takie jak aspiracja.
Słowa kluczowe
INSIST, udar, trombektomia, tromboliza, krew, mózg, badania kliniczne, wirtualni pacjenci, zakrzep, tkanka
