Partner britannici lanciano un centro per i gemelli digitali nello sviluppo di farmaci. / UK Partners Launch Digital Twins Centre For Drug Development

 Partner britannici lanciano un centro per i gemelli digitali nello sviluppo di farmaci. / UK Partners Launch Digital Twins Centre For Drug Development

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

Un nuovo centro di ricerca nel Regno Unito, incentrato sulla modellazione degli organi umani e dei processi patologici, verrà istituito grazie a una collaborazione tra GSK, l'Imperial College di Londra e l'Università di Oxford.

Il Centro di Medicina Basata sulla Modellazione (MiMeC) svilupperà modelli computerizzati avanzati di polmoni, fegato e reni per supportare la ricerca sulla progressione delle malattie e lo sviluppo di farmaci.

Il programma è sostenuto da un finanziamento di 11 milioni di sterline da parte di GSK e riunirà competenze in matematica, scienza dei dati e biologia sperimentale.

MiMeC si concentrerà sulla creazione di gemelli digitali per replicare i processi biologici e consentire ai ricercatori di studiare come si sviluppano le patologie e come rispondono ai potenziali trattamenti. L'approccio mira ad aiutare i ricercatori a progettare e valutare i farmaci in modo più efficiente ed ad identificare strategie di trattamento personalizzabili per i singoli pazienti.

Il centro fungerà anche da polo nazionale per il settore emergente della medicina basata sulla modellizzazione. Gli organizzatori hanno affermato che coordinerà le attività di ricerca attualmente distribuite tra diverse istituzioni, supportando al contempo la formazione di coloro che operano in questo campo.

I partner intendono inoltre rendere disponibili in modalità open-source i modelli sviluppati nell'ambito del programma e collaborare con altre organizzazioni del settore delle scienze della vita.

GSK prevede che la ricerca contribuirà allo sviluppo di nuovi farmaci, con l'obiettivo di integrare la modellazione a livello di organo nei processi di sviluppo entro i prossimi cinque anni. I ricercatori del centro avranno inoltre l'opportunità di svolgere tirocini industriali presso l'azienda.

Il programma è diretto dalla professoressa Helen Byrne e dal professor Philip Maini dell'Università di Oxford, dal professor Steven Niederer dell'Imperial College di Londra e dalla dottoressa Anna Sher della GSK.

In una dichiarazione, il professor Niederer del National Heart and Lung Institute dell'Imperial College ha affermato: "Abbiamo visto la matematica utilizzata per modellare aerei e automobili, e si sta diffondendo sempre più la consapevolezza che ciò possa essere vantaggioso anche in biologia, dove è possibile eseguire esperimenti virtuali su modelli umani con grande rapidità ed ad una frazione del costo abituale".

All'Imperial College, i gruppi di ricerca si concentreranno sulla creazione di modelli di organi specifici per ciascun paziente, utilizzando l'intelligenza artificiale in combinazione con set di dati biologici. Questi modelli mirano a rappresentare le interazioni tra un gran numero di cellule ed a simulare il comportamento dei sistemi biologici.

Una possibile applicazione potrebbe consistere nel testare in laboratorio come un farmaco influisce su una singola cellula polmonare e quindi utilizzare il modello per stimare come tale effetto potrebbe influenzare il comportamento delle vie aeree nel loro complesso. A differenza degli approcci che analizzano principalmente i modelli statistici nei dati, i metodi di modellazione in fase di sviluppo sono progettati per rappresentare le relazioni biologiche di causa-effetto sottostanti.

Il gruppo suggerisce che questo tipo di modellazione potrebbe in futuro consentire ai medici di utilizzare gemelli digitali specifici per ogni paziente nella selezione o nella modifica dei trattamenti. Tecniche simili sono già in fase di valutazione in studi che coinvolgono pazienti cardiaci.

A Oxford, i ricercatori si concentreranno sullo sviluppo di modelli meccanicistici che combinano conoscenze di fisica, fisiologia e farmacologia per esaminare i meccanismi delle malattie e supportare la progettazione di trattamenti. Il lavoro includerà modelli multiscala che collegano i processi molecolari e cellulari con la funzione degli organi e la fisiologia dell'intero organismo.

Utilizzando gemelli digitali e popolazioni di pazienti simulate, i ricercatori intendono modellare le risposte ai trattamenti, esplorare strategie di dosaggio e condurre simulazioni computerizzate di studi clinici. I gruppi di Oxford svilupperanno inoltre strumenti open-source, standard di riproducibilità e casi di studio che dimostrino l'utilizzo di approcci basati sulla modellazione nello sviluppo di farmaci.

La dottoressa Anna Sher, co-direttrice di MiMeC e responsabile della farmacologia sistemica quantitativa presso l'unità di ricerca su malattie respiratorie, immunologiche e infiammatorie di GSK, ha dichiarato: "Attraverso un ciclo che alterna la modellazione computerizzata, l'apprendimento dai risultati, la formulazione di previsioni e la successiva verifica, possiamo prendere decisioni più rapide e migliori nello sviluppo di nuovi farmaci. Gli strumenti e i modelli sviluppati tramite MiMeC rafforzano la capacità di GSK di generare pazienti virtuali e gemelli digitali per condurre studi clinici computerizzati [in silico], analizzare diversi tipi di dati e testare le idee scientifiche in modo più efficiente".

ENGLISH

A new UK research centre focused on modelling human organs and disease processes is being established through a partnership between GSK, Imperial College London and Oxford University.

The Modelling-Informed Medicine Centre (MiMeC) will develop advanced computer models of the lungs, liver and kidneys to support research into disease progression and drug development.

The programme is supported by £11m in funding from GSK and will bring together expertise in mathematics, data science and experimental biology.

MiMeC will focus on creating digital twins to replicate biological processes and enable researchers to study how conditions develop and respond to potential treatments. The approach is intended to help researchers design and evaluate medicines more efficiently and identify treatment strategies that can be tailored to individual patients.

The centre will also serve as a national hub for the emerging field of modelling-informed medicine. The organisers said it will coordinate research activities that are currently spread across different institutions while supporting training for those working in the area.

The partners also intend to make the models developed through the programme available on an open-source basis and collaborate with additional organisations in the life sciences sector.

GSK expects the research to contribute to its drug development pipeline, with the company aiming to integrate organ-level modelling into development processes within the next five years. Researchers from the centre will also have opportunities to undertake industrial placements with the company.

The programme is being led by Professor Helen Byrne and Professor Philip Maini at Oxford University, Professor Steven Niederer at Imperial College London, and Dr Anna Sher at GSK.

In a statement, Professor Niederer from the National Heart and Lung Institute at Imperial said: “We have seen maths used for modelling aeroplanes and cars – and increasingly there is a realisation that this has benefits in biology, where you can perform virtual experiments in models of humans at great speed and a fraction of the usual cost.”

At Imperial, research teams will focus on building patient-specific organ models using artificial intelligence combined with biological datasets. These models aim to represent interactions between large numbers of cells and simulate how biological systems behave.

One potential application would involve testing how a drug affects a single lung cell in laboratory experiments and then using the model to estimate how that effect could influence wider airway behaviour. Unlike approaches that primarily analyse statistical patterns in data, the modelling methods being developed are designed to represent underlying biological cause-and-effect relationships.

The team suggests this type of modelling could eventually allow clinicians to use patient-specific digital twins when selecting or adjusting treatments. Similar techniques are already being evaluated in studies involving cardiac patients.

At Oxford, researchers will concentrate on developing mechanistic models that combine insights from physics, physiology and pharmacology to examine disease mechanisms and support treatment design. The work will include multi-scale models linking molecular and cellular processes with organ function and whole-body physiology.

Using digital twins and simulated patient populations, researchers plan to model treatment responses, explore dosing strategies and conduct computer-based simulations of clinical trials. The Oxford teams will also develop open-source tools, reproducibility standards and case studies demonstrating the use of modelling-informed approaches in drug development.

Dr Anna Sher, MiMeC Co-Director and Quantitative Systems Pharmacology lead in the Respiratory, Immunology and Inflammation Research Unit at GSK, said: “By cycling between computer modelling, learning from the results, making predictions and then testing them, we can make faster, better decisions in developing new medicines. The tools and models developed through MiMeC strengthen GSK’s ability to generate virtual patients and digital twins to run computer based [in silico] clinical trials, analyse different data types, and test scientific ideas more efficiently.”

Da:

https://www.theengineer.co.uk/content/news/uk-introduces-digital-twin-centre-for-drug-discovery?utm_source=content_recommendation&utm_medium=blueconic