Drug Cocktail Design für HIV-Patienten ist extrem wichtig

Die Beziehung zwischen der Genauigkeit, mit der HIV-Patienten die von ihren Ärzten verschriebenen Medikamente einnehmen, und der Wahrscheinlichkeit, dass der Virus eine Arzneimittelresistenz entwickelt, ist seit langem bekannt. Laut einer neuen Studie von Harvard-Wissenschaftlern ist die Beziehung zwischen der Treue zu einem Drogenplan und dem Widerstand für jedes der Medikamente, aus denen der "Cocktail" besteht, der zur Bekämpfung der Krankheit eingesetzt wird, unterschiedlich.
Um zu verstehen, warum diese Unterschiede existieren, und um Ärzten zu helfen, schnell und kosteneffektiv neue Kombinationen von Medikamenten zu entwickeln, die eine geringere Chance haben, zu Resistenzen zu führen, ein Team um Martin Nowak, Professor für Mathematik und Biologie und Direktor von Das Programm für Evolutionäre Dynamiken, eine Technik, die medizinische Forscher verwenden können, um die Auswirkungen verschiedener Medikamente zu verstehen, und in der Lage, vorherzusagen, ob bestimmte Behandlungen dazu führen, dass das Virus resistent wird.
Alison Hill, ein Doktorand in Biophysik und Co-Erstautor des in Naturmedizin, sagte:

"Was wir in dieser Arbeit demonstrieren, ist ein Prototyp, mit dem durch die Modellierung vorhergesagt werden kann, ob ein Patient mit einem bestimmten Adhärenzlevel eine Resistenz gegenüber einer Behandlung entwickelt. Im Vergleich zu Zeit und Kosten einer klinischen Studie bietet diese Methode einen relativ einfachen Weg um diese Vorhersagen zu treffen. Und, wie wir in der Zeitung zeigen, stimmen unsere Ergebnisse mit dem überein, was Ärzte in der Klinik sehen. "

Laut Nowak wird die neue Technik Wissenschaftlern helfen, genau herauszufinden, was sie tun müssen, damit sie nicht mit einem Versuch-und-Irrtum-Prozess kämpfen müssen.
"Dies ist ein mathematisches Werkzeug, das bei der Entwicklung klinischer Studien helfen wird", erklärte er. "Gerade jetzt nutzen Forscher Versuch und Irrtum, um diese Kombinationstherapien zu entwickeln. Unser Ansatz nutzt das mathematische Verständnis der Evolution, um den Prozess dem Engineering ähnlicher zu machen."
Es werden jedoch große Datenmengen benötigt, um ein Modell zu erstellen, als diese Vorhersagen genau treffen können.
Hill und Daniel Scholes Rosenbloom, ein Ph.D. Student in Organismische und Evolutionsbiologie und der andere Erstautor der Zeitung, wollte diese Daten finden. Um dies zu tun, wandten sie sich an die Medizinische Fakultät der Johns Hopkins University, wo Professor für Medizin und für Molekularbiologie und Genetik, Robert F. Siliciano, mit einem Ph.D. Student Alireza Rabi (ebenfalls Co-Erstautor), um zu erfahren, wie das HIV-Virus auf verschiedene Dosierungen von Medikamenten reagierte.

Da das Niveau des Medikaments bei Patienten, selbst bei denen, die perfekt an ihre Behandlung angepasst sind, natürlich variiert, waren die Daten wesentlich für das Modell, das Hill, Rabi und Rosenblood schließlich hervorbrachten.
Das Virus ist in der Lage, sich zu replizieren und zu wachsen, wenn der Medikamentenspiegel niedrig ist (wie zwischen Dosen oder wenn die Person eine Dosis versäumt). Obwohl höhere Wirkstoffspiegel das Virus in Schach halten, erhöhen sie auch die Chance, dass mutierte Virusstämme entstehen, die Arzneimittelresistenz verursachen.
Hill, Rabi und Rosenbloom erstellten mit Hilfe der Daten von John Hopkins ein Computermodell. Das Design könnte vorhersagen, ob und wie stark das Virus oder ein arzneimittelresistenter Stamm auf der Grundlage davon wächst, ob der Patient die richtige Dosis des Medikaments genommen hat oder nicht, und zu jeder Stunde, die es benötigt.
Rosenbloom sagte:

"Unser Modell ist im Wesentlichen eine Simulation dessen, was während der Behandlung vor sich geht. Wir haben eine Anzahl simulierter Patienten mit unterschiedlichen Eigenschaften erstellt und dann gesagt:" Stellen wir uns vor, dass diese Patienten 60 Prozent an ihrer Behandlung festhalten - sie nehmen 60 Prozent der Pillen, die sie sollen. Unser Modell kann uns sagen, wie hoch ihre Medikamentenkonzentration im Laufe der Zeit ist, und auf dieser Grundlage können wir sagen, ob das Virus wächst oder schrumpft und ob es wahrscheinlich ist, dass es Resistenzen entwickelt. "

Während die Forscher daran arbeiten, neue Medikamentencocktails zur Bekämpfung von HIV zu entwickeln, können sie die Vorhersagen des Modells als Richtschnur verwenden.
Hill und Rosenbloom hoffen, das Design noch besser zu machen, damit zusätzliche Faktoren, darunter mehrere gegen Mutanten resistente Stämme des Virus und unterschiedliche Wirkstoffkonzentrationen in anderen Teilen des Körpers, wirksam werden.
"Der Prototyp, den wir bisher haben, untersucht die Konzentrationen von Medikamenten im Blutplasma", erklärte Rosenbloom. "Aber eine Reihe von Medikamenten dringen nicht mit derselben Effizienz in andere Teile des Körpers ein, wie das Gehirn oder den Darm. Daher ist es wichtig, diese anderen Bereiche zu modellieren, in denen die Konzentrationen von Medikamenten möglicherweise nicht so hoch sind."
Vor allem sagen beide, dass ihr Design den Ärzten helfen kann, bessere, weniger teure und effizientere Behandlungen zu entwickeln, die den Patienten ein neues Gefühl der Hoffnung geben.
"In den vergangenen zehn Jahren hat die Zahl der HIV-infizierten Personen, die eine medikamentöse Behandlung erhalten, enorm zugenommen", betonte Hill. "Herauszufinden, wie die besten Wege zur Behandlung von Menschen in Bezug auf Kosteneffektivität, Einhaltung und die Möglichkeit, Resistenzen zu entwickeln, wird noch wichtiger werden."
Geschrieben von Sarah Glynn