今天（2022年5月20日）將在《njp Digital Medicine》雜誌上發表的一篇文章引導國際社會為創建人類免疫系統的數字孿生體所做的一系列計劃。內布拉斯加大學林肯分校的生物化學家Tomas Helikar的這篇論文概述了科學界在建立、開發和應用免疫系統的數字孿生體時應該採取的路線圖。他是來自世界各地6所大學的10位合著者之一。

今年早些時候，美國國家衛生研究院為Helikar續簽了一項為期五年的180萬美元的撥款，以繼續他在該領域的工作。

他說：”這是一項需要計算生物學家、免疫學家、臨床醫生、數學家和計算機科學家合作的努力。試圖將這種複雜性分解成可衡量和可實現的步驟一直是一個挑戰。這篇論文正在解決這個問題。我們的夢想和目標是將其用於個人層面的精準醫療。”

免疫系統的數字孿生體的構建將是一個突破，可以為各種疾病提供精準醫療，包括癌症、自身免疫性疾病和病毒感染，如COVID-19。其第一步是創建一個反映常見生物機制的通用模型，但研究人員最終的目標是在個人層面上製作虛擬模型，這將使醫生能夠提供為個人精確設計的治療。

Helikar的參與部分是受到他7歲兒子的啟發，他在嬰兒時需要進行肺部移植。這導致他終生通過強大的免疫抑製藥物小心翼翼地平衡他的免疫系統，以防止器官排斥反應，同時保持感染和其他疾病。

Helikar說：”我們的夢想和目標是將其用於個人層面的精準醫療。重要的是，我們隨著時間而改變。我們的免疫系統被編程、重新編程，並隨著時間的推移進行調整。它從出生就開始發展，隨著我們年齡的增長，它繼續發展，往往以我們不喜歡的方式。它變得更弱，癌症長期困擾人類，是因為免疫系統的發展沒有跟上。我們的目標是創建數字孿生體，它不僅僅是針對我們自己的，而是針對那個時間點的–考慮到我們所有的過去。”

《Building Digital Twins of the Human Immune System: Toward a Roadmap》的作者是一個由大約200名科學家組成的傘式工作組的成員，該工作組是為了對病毒大流行進行多尺度建模而組織的。該機構間工作組由佛羅里達大學的Reinhard Laubenbacher和印第安納大學的James Glazier領導，他們都是5月20日報告的共同作者。自5月以來，赫利卡一直與格拉齊爾共同領導該工作組。

其他共同作者包括佛蒙特大學的Gary An、巴黎薩克雷大學的Anna Niakaris和歐洲生物信息學研究所的Rahuman S. Malik Sheriff。

文章說：”在工業領域開創的定制模擬模型，正開始被部署在醫學和保健領域，在心血管診斷和胰島素泵控制方面取得了一些重大成功。更先進的醫療數字雙胞胎將是使精準醫療成為現實的關鍵。因為免疫系統在如此廣泛的疾病和健康狀況中發揮著重要作用，從對抗病原體到自身免疫性疾病，免疫系統的數字雙胞胎將具有特別高的影響。”

雖然這一探索可能需要數年時間和數億美元，但赫爾利卡相信這是可以實現的。

“我認為我們在方法和軟件工具方面有足夠的數據和技術進步，虛擬免疫系統的初稿或第一版可以用已經存在的數據建立。它可能還不是可個性化的，但你可以從它作為一個工作原型開始。只要有可能做到這一點，這就是我的使命，當然它也能幫助我的兒子。”他說。