По оценкам, 6,2 миллиона американцев в возрасте 65 лет и старше живут с болезнью Альцгеймера. Национальная ассоциация по борьбе с болезнью Альцгеймера прогнозирует, что к 2060 году это число вырастет до 13,8 миллионов, если не будут разработаны медицинские прорывы, которые могли бы предотвратить, замедлить или вылечить изнуряющую болезнь.

Ученые могут стать на шаг ближе к такому прорыву благодаря первой в своем роде компьютерной модели, которая успешно смоделировала клиническое испытание, оценивающее эффективность нескольких методов лечения болезни Альцгеймера (AD).

"Мы называем это виртуальным клиническим испытанием, потому что мы использовали реальные, неидентифицированные данные пациентов для имитации результатов лечения", - сказал Вэньруй Хао, адъюнкт-профессор математики в Пенсильванском университете, который является ведущим автором и главным исследователем исследования, опубликованного в сентябрьском номере журнала PLoS Computational Biology.

"То, что мы обнаружили, почти в точности совпадает с результатами предыдущих клинических испытаний, но поскольку мы использовали виртуальную симуляцию, у нас было дополнительное преимущество - прямое сравнение эффективности различных препаратов в течение более длительных периодов испытаний".

Используя клинические данные и данные биомаркеров, исследователи построили вычислительную причинно-следственную модель для проведения виртуальных испытаний одобренного FDA лечения адуканумабом, а также другой многообещающей терапии, находящейся на стадии оценки, донанемаб. Эти два препарата являются одними из первых методов лечения, разработанных для непосредственного воздействия на то, что может вызвать заболевание, вместо того, чтобы просто лечить симптомы.

Исследователи установили временные рамки исследования как для среднесрочного (78 недель), так и для долгосрочного (10 лет) периодов с использованием низких доз (6 мг/кг) и высоких доз (10 мг/кг) адуканумаба и режима однократной дозы (1400 мг) донанемаба.. Это те же дозы, которые использовались в испытаниях на людях для получения одобрения FDA.

Их результаты подтвердили то, что было обнаружено в ходе реальных клинических испытаний. Оба препарата оказали большое и устойчивое действие на удаление бета-амилоидных бляшек, пептида, обнаруженного в мозге людей с болезнью Альцгеймера. Команда также обнаружила, что оба метода лечения оказали небольшое влияние на замедление когнитивных нарушений у пациентов, хотя донанемаб был немного более эффективным, чем адуканумаб, в течение моделируемого 10-летнего периода.

"В настоящее время разрабатывается более 10 антиамилоидных методов лечения, и важный вопрос заключается в том, какой из них лучше", - сказал сотрудник и соруководитель исследования доктор Джеффри Петрелла, профессор радиологии и директор Исследовательской лаборатории визуализации Альцгеймера в Университете Дьюка. "Часто требуются десятки миллионов долларов и много лет, чтобы провести прямое сравнение лекарств. Наше исследование показало, что эффект этих двух антиамилоидных препаратов на замедление когнитивных нарушений на самом деле довольно скромен - и если принимать их в позднем возрасте, то он едва заметен".

Петрелла объяснила, что в медицинском сообществе остаются вопросы относительно эффективности удаления амилоидных бляшек и того, действительно ли лечение, которое проводится внутривенно ежемесячно, предотвращает или задерживает снижение когнитивных способностей.

"Эта неопределенность в сочетании с 99%-ной частотой неудач в испытаниях других классов методов лечения БА коренится в неполном понимании сложных механизмов, приводящих к БА, и того, как траектория заболевания и реакция на лечение могут варьироваться от человека к человеку", - пишут исследователи. "Поэтому вполне вероятно, что персонализированное лечение должно будет играть центральную роль в будущем ведении и консультировании пациентов с БА".

Исследователи также использовали свою модель для разработки персонализированных планов лечения для отдельных виртуальных пациентов, принимая во внимание потенциальные побочные эффекты антиамилоидной терапии, такие как отек мозга и кровотечение, головные боли, головокружение, тошнота, спутанность сознания и проблемы со зрением. Результаты команды показывают, что при оптимальном режиме лечения доза постепенно увеличивается, пока не достигнет максимальной дозы, и продолжается в стабильном состоянии.

"Наша цель состояла в том, чтобы свести к минимуму снижение когнитивных способностей, одновременно минимизируя дозировку лечения, чтобы ограничить соответствующие побочные эффекты", - сказала Сюзанна Ленхарт, профессор математики Университета Теннесси в Ноксвилле, которая участвовала в исследовании. "Наша модель обеспечит оптимальный уровень лечения с течением времени применения препарата, но, возможно, что еще более важно, она обеспечивает оптимальный индивидуальный план лечения для каждого пациента".

Используя разработанную ими структуру, исследователи теперь будут стремиться применить компьютерное моделирование оптимального лечения к другим методам лечения БА, которые в настоящее время находятся на стадии оценки, и включать новые данные клинических испытаний в свою модель по мере их поступления.

Исследователи признали, что такие виртуальные испытания включают многочисленные основанные на фактических данных предположения относительно патогенеза заболевания, терапевтического механизма, побочных эффектов и множества других факторов, которые могут повлиять на результат.

"Несмотря на эти ограничения, это первый шаг к индивидуальным клиническим испытаниям", - сказала Петрелла. "Мы показали, что этот тип модели может работать. Я предполагаю, что он будет использоваться в качестве точного инструмента для улучшения реальных клинических испытаний, оптимизации дозировок и комбинаций лекарств для отдельных пациентов ".