Nowe badania in silico przyspieszą opracowywanie szczepionki przeciwko gruźlicy

Naukowcy dążą do stworzenia symulacji obliczeniowych i wirtualnych pacjentów potrzebnych do opracowania, przetestowania i zatwierdzenia bardzo obiecującej szczepionki przeciwko gruźlicy.

Zdrowie

Gruźlica, należąca do najbardziej śmiertelnych chorób na świecie, w 2021 roku zabiła 1,6 miliona ludzi. Choć większość przypadków gruźlicy występuje w krajach rozwijających się, kraje rozwinięte wcale nie są na nią odporne. W rzeczywistości wzrost liczby przypadków gruźlicy wielolekoopornej potęguje zagrożenie wybuchem globalnej epidemii. Pomimo istnienia pewnych dowodów na to, że szczepionka mogłaby pomóc wzmocnić odpowiedź układu odpornościowego na chorobę, opracowanie takiego zastrzyku jest ograniczone wysokimi kosztami i długim czasem potrzebnym na przeprowadzenie prób. Co jednak, jeśli odpowiedź na usprawnienie całego procesu może tkwić w technologii? Tego właśnie chciał się dowiedzieć zespół finansowanego ze środków UE projektu STriTuVaD. „Aby stawić czoła tej strasznej chorobie, naszym celem było stworzenie symulacji obliczeniowych i wirtualnych pacjentów potrzebnych do szybkiego opracowania, przetestowania i zatwierdzenia bardzo obiecującej szczepionki”, mówi Epifanio Fichera, kierownik projektu w firmie Etna Biotech, będącej głównym partnerem projektu. Prospektywna walidacja modelu obliczeniowego w ramach tego projektu odbywa się równolegle z fazą IIb randomizowanych badań klinicznych z podwójnie ślepą próbą, w ramach których testuje się szczepionkę RUTI®, jedną z najbardziej zaawansowanych szczepionek terapeutycznych przeciwko kilku postaciom gruźlicy.

Wykorzystanie badań in silico

Tradycyjnie opracowanie szczepionki wiąże się z przeprowadzeniem wielu badań klinicznych w celu określenia jej bezpieczeństwa i skuteczności, co może trwać latami i kosztować miliony. „Z drugiej strony, badania in silico mają potencjał w zakresie symulowania skutków szczepionki w środowisku wirtualnym, co może pomóc naukowcom w zidentyfikowaniu najbardziej obiecujących kandydatów na szczepionki na wczesnym etapie procesu opracowywania”, zauważa Fichera. Tworząc swoją próbę in silico, zespół projektu rozpoczął od wykorzystania istniejącej wcześniej struktury modelowania Universal Immune System Simulator (UISS), która umożliwia odtworzenie dynamiki ludzkiego układu odpornościowego na dużą skalę. Następnie naukowcy z Uniwersytetu w Katanii, wspierani przez ekspertów z TBVI i wszystkich innych instytucji będących partnerami projektu, rozszerzyli model UISS, aby przeprowadzić symulację interakcji gruźlicy z układem odpornościowym. Ta rozszerzona platforma nie tylko umożliwiła badaczom zasymulowanie sztucznej odporności wywołanej szczepieniami i leczeniem przeciwko gruźlicy, ale także pozwoliła im stworzyć bibliotekę wirtualnych osób badanych i wirtualnych zaszczepionych pacjentów. Równolegle do tych prac naukowcy z Uniwersytetu w Sheffield opracowywali model bayesowski zdolny do łączenia danych od rzeczywistych pacjentów z danymi od wspomnianych wcześniej wirtualnych pacjentów. Następnie włączono go do platformy STriTuVaD, aby umożliwić użytkownikom przewidywanie skutków długoterminowej terapii skojarzonej.

Obiecujące wstępne wyniki

Po tym, jak firma Archivel Farma zakończyła produkcję i badanie klinicznej partii swojej szczepionki RUTI®, nadszedł czas, aby przetestować platformę STriTuVaD. Podczas gdy instytut AIIMS prowadził badanie kliniczne fazy IIb, Uniwersytet w Katanii wykorzystał platformę do jego odtworzenia w środowisku wirtualnym, badając szczepionkę przeciwko gruźlicy lekoopornej i wielolekoopornej. W tym samym czasie Uniwersytet Boloński zajął się kwestiami regulacyjnymi dotyczącymi podejścia in silico. W kohorcie z gruźlicą lekooporną nie zgłoszono żadnych poważnych zdarzeń niepożądanych związanych ze stosowaniem szczepionki; badanie u osób z gruźlicą wielolekooporną jest obecnie w toku. Wyniki skuteczności badania klinicznego zostaną wkrótce opublikowane. W oparciu o te obiecujące wstępne wyniki, wraz z ich weryfikacją i walidacją, platforma testowa in silico STriTuVaD została wydana w formie oprogramowania jako usługi. „Udostępnienie platformy testowej STriTuVaD in silico do ogólnego użytku w celu przewidywania skuteczności szczepionki przeciwko gruźlicy może zrewolucjonizować proces opracowywania szczepionek”, podsumowuje Fichera. „Stanowi to ekscytujący i znaczący krok naprzód w walce z gruźlicą i innymi chorobami, którym można zapobiegać za pomocą szczepionek”.