Pediatria personalizată: a fost creat primul model „virtual twin” al organismului nou-născuților
Oamenii de știință de la Universitatea din Galway au creat „bebelușii digitali”, primele modele computaționale avansate, pentru întreg organismul (whole-body), care simulează procesele metabolice unice ale nou-născuților și bebelușilor în primele 180 de zile de viață. Modelele digitale integrează diverse tipuri de date multiomice, de la nivelul a 26 de organe, 6 tipuri de celule și peste 80.000 de reacții metabolice.
Deschizând calea spre un nivel mai profund de personalizare al medicinei pediatrice, scopul acestor modele computerizate este de a facilita studiul fiziologiei și patologiei nou-născuților, precum și de a ajuta specialiștii să analizeze modul în care nașterea dictează microbiomul bebelușului. Conceptul de „digital twins” nu este unul străin medicinei actuale, însă până în prezent, modelele computaționale care să simuleze organisme de bebeluși sau nou-născuți lipseau cu desăvârșire.
Studiul care vizează dezvoltarea și testarea „digital babies” a fost publicat în jurnalul Cell Metabolism. În total au fost create 360 de modele care includ parametri specifici anumitor organe și informații detaliate cu privire la nevoile energetice pentru dezvoltarea creierului, funcția inimii, activitatea musculară și procesele de termoreglare. Întreg metabolismul nou-născuților și al bebelușilor a putut fi modelat pentru o perioadă de 6 luni din momentul nașterii.
„Bebelușii nu sunt doar niște adulți în miniatură – ei au caracteristici metabolice unice care le permit să se dezvolte și să crească sănătoși. O parte esențială a acestei cercetări a fost identificarea acestor procese metabolice și traducerea lor în concepte matematice care pot fi aplicate în modelul computațional. Am capturat metabolismul într-o manieră specifică organelor, ceea ce oferă oportunitatea unică de a modela nevoile energetice ale unui anumit organ, care sunt foarte diferite la copii, comparativ cu adulții” – afirmă autorul principal al studiului Elaine Zaunseder, Heidelberg University.
Conform studiului, modelele digitale au putut prezice răspunsurile metabolice la diverse strategii terapeutice, fapt ce subliniază impactul pe care digital babies îl pot avea în personalizarea abordării clinice. Potențialul de personalizare al modelelor digitale a fost demonstrat utilizând date din viața reală provenind de la 10.000 de nou-născuți, care includeau informații precum sexul bebelușului, greutatea avută la naștere și concentrația metaboliților.
Una dintre căile de explorare pe care digital babies o deschid este cercetarea felului în care metabolismul nou-născutului este influențat de modul în care este născut. Studiile arată că microbiomul intestinal al bebelușului născut pe cale vaginală este mai similar cu microbiomul vaginal, în timp ce microbiomul bebelușului născut prin cezariană este similar cu cel găsit în mediul înconjurător și la nivelul pielii mamei.
Citește și:
- STUDIU. Problemele de neurodezvoltare ar putea fi anticipate prin modelarea microbiotei bebelușilor cu ajutorul Digital Twins
- Tanatehnologia: noi concepte pentru transformarea digitală. Ce se întâmplă cu datele și rămășițele digitale ale persoanelor odată ce acestea încetează să mai existe fizic?
- Comisia Europeană a lansat Inițiativa privind Virtual Human Twins: ce presupune și care sunt pașii următori