PDF Basket
„Kluczowym zwrotem, który często pada w kontekście prac nad wirtualnym fizjologicznym człowiekiem (VPH), jest medycyna personalizowana”, wyjaśnia John Fenner, członek zespołu koordynującego projekt VPH-CaSE i starszy wykładowca fizyki medycznej na Uniwersytecie w Sheffield w Zjednoczonym Królestwie. „Przyjrzyjmy się bliżej choćby lekom. Zwykle lekarze podają pacjentom różnej wielkości dawki, zwykle w oparciu o masę ciała pacjenta. Z kolei decyzje dotyczące podawania określonych leków są oparte na przynależności do poszczególnych grup populacyjnych, co jest rozwiązaniem uniwersalnym”.
Podejście wykorzystujące wirtualnego fizjologicznego człowieka ma na celu rozwiązanie tego problemu dzięki zastosowaniu modeli obliczeniowych opartych na poszerzonej wiedzy dotyczącej funkcjonowania ludzkiego organizmu. Dzięki uwzględnieniu takiego właśnie rozwiązania będzie możliwe między innymi odrzucenie nieskutecznych leków jeszcze przed rozpoczęciem fazy badań klinicznych, co może się przełożyć na oszczędności rzędu miliardów euro przeznaczanych dotychczas na rozwijanie nieskutecznych preparatów. „Taka metoda pozwoli nam skuteczniej leczyć choroby i zmniejszyć częstotliwość występowania skutków ubocznych dzięki lekom dostosowanym indywidualnie do każdej osoby”, dodaje Fenner. „Korzyści płynące z realizowanych prac będą również dotyczyły dziedzin takich jak protetyka oraz urządzenia medyczne”.
Kolejnym kluczowym elementem VPH jest modelowanie wieloskalowe, a także symulacje oraz łączenie procesów realizowanych zarówno w mikro-, jak i w makroskali. Wiedza na temat właściwości kości w skali makroskopowej (na przykład siły, masy, sztywności) nie wystarcza do opracowania skutecznej protezy, należy bowiem uwzględnić również jej wpływ na poziomie komórkowym. „Spójrzmy na przykład ćwiczenia na siłowni”, mówi Fenner. „W czasie podnoszenia ciężarów mięśnie stają się większe z powodu zmian zachodzących na poziomie komórek mięśniowych. Właśnie dlatego potrzebujemy modelu umożliwiającego bliższe spojrzenie na procesy zachodzące w każdej skali, od struktury szkieletowej do procesów zachodzących w komórkach”.
Lepsze leczenie chorób układu krążenia
Realizowany w ramach inicjatywy VPH finansowany przez UE projekt VPH-CaSE, nad którym prace rozpoczęły się w 2015 roku, skupiał się na rozwoju nowych narzędzi i metod pozwalających na usprawnienie leczenia chorób układu krążenia. W pracach sfinansowanych ze środków działania „Maria Skłodowska-Curie” uczestniczyło łącznie czternaścioro zdolnych naukowców znajdujących się na początku kariery, którzy w swoich badaniach skoncentrowali się na szeregu zagadnień, począwszy od zachowania komórek serca, a kończąc na badaniach populacji. Jak zauważa Fenner: „Poszczególne badania stanowiły ważny wkład w prace pozostałych członków zespołu. Wykorzystywanie wyników i modeli opracowanych przez pozostałych badaczy w celu rozszerzenia własnych badań stanowi ważny element etosu prac w ramach inicjatywy VPH”.
Każdy spośród 14 projektów badawczych koncentrował się na jednym z trzech kluczowych klastrów obejmujących funkcję tkanki serca i wspomaganie układu krążenia, hemodynamikę układu sercowo-naczyniowego (badanie krążenia krwi) oraz diagnostykę obrazową. W pracach uczestniczyli partnerzy przemysłowi oraz przedstawiciele systemu opieki zdrowotnej, co zapewniło badaczom dostęp do cennych zasobów doświadczeń oraz zagwarantowało, że ich działania koncentrowały się na rozwiązywaniu rzeczywistych wyzwań.
„Niektórzy studenci znaleźli zatrudnienie w małych przedsiębiorstwach, gdzie wspierali proces tworzenia oraz testowania lepszych urządzeń do obrazowania medycznego”, dodaje Fenner. „Dla instytucji akademickiej możliwość współpracy z partnerami przemysłowymi stanowi niepowtarzalną okazję”.
Świetlana przyszłość
Andrew Narracott, współpracownik Fennera z Uniwersytetu w Sheffield uważa, że projekt VPH-CaSE stanowi kolejny kamień milowy w procesie popularyzacji medycyny personalizowanej oraz ulepszonych technologii diagnostycznych. „Przed nami jeszcze długa droga, jednak nie możemy zapominać o tym, że nie od razu Rzym zbudowano – musimy dążyć do rozwiązania krok po kroku”, wyjaśnia.
„Jedną z najlepszych miar sukcesu prac jest jakość wiedzy, jaką zdobyli nasi studenci. Naprawdę cieszy fakt, że dzięki uczestnictwu w projekcie mogą brać udział w dalszych badaniach, niektórzy znaleźli również zatrudnienie w przemyśle. Jeden z naszych studentów pracuje obecnie w National Physical Laboratory – brytyjskim ośrodku zajmującym się normalizacją miar. Uważamy to za olbrzymi sukces”.
Co więcej, niektóre technologie opracowane w ramach projektu są obecnie nadal rozwijane. Zespół prowadzi teraz prace nad systemem badań ultradźwiękowych, który staje się nowym narzędziem do testowania systemów obrazowania rezonansem magnetycznym.
„Kontynuujemy naszą współpracę z małymi i średnimi przedsiębiorstwami, nawiązaną w ramach projektu VPH-CaSE – naszym celem jest komercjalizację opracowanych technologii w przypadkach, w których istnieje taka możliwość”, zauważa Fenner. „Jeden z naszych studentów nadal współpracuje z przedstawicielami świata przemysłu, opracowując rozwiązania obliczeniowe wspomagające zabiegi chirurgiczne. Ta nieustająca współpraca pokazuje, że przemysł oraz badacze wprost chłoną pomysły i koncepcje przyczyniające się do ulepszenia leczenia chorób układu krążenia”.
Jak twierdzi Fenner, jedną z głównych korzyści płynących z projektu jest popularyzacja wartości metod obliczeniowych w medycynie wśród ogółu ludności. „Jednym z ważniejszych zdarzeń, które przyczyniły się do tego rezultatu, był nasz udział w wystawie sztuki w Londynie”, twierdzi badacz.
„Jedna z opracowanych w ramach projektu technologii modelowania została zaprezentowana w formie elementu dynamicznej rzeźby. To było bardzo satysfakcjonujące doświadczenie, które rzuciło zupełnie nowe światło na nasze badania. Także interakcja z przedstawicielami społeczeństwa wymusiła na naszych badaczach spojrzenie na swoją pracę z innej perspektywy, co pozwoliło im zwrócić uwagę na korzyści płynące z ich odkryć dla społeczeństwa. Taka szersza perspektywa może okazać się nieoceniona w ich dalszych karierach”.