Tyrėjai kuria „skaitmeninius kūdikius“, siekdami pagerinti kūdikių sveikatos priežiūrą

Tyrėjai kuria „skaitmeninius kūdikius“, siekdami pagerinti kūdikių sveikatos priežiūrą

Gyvensena mityba, dietos, judėjimas

Golvėjaus universiteto mokslininkai sukūrė skaitmeninius kūdikius, kad geriau suprastų kūdikių sveikatą per pirmąsias 180 jų gyvenimo dienų.

Komanda sukūrė 360 pažangių kompiuterinių modelių, kurie imituoja unikalius kiekvieno kūdikio medžiagų apykaitos procesus. Skaitmeniniai kūdikiai yra pirmieji su lytimi susiję kompiuteriniai viso kūno modeliai, atspindintys naujagimių ir kūdikių metabolizmą su 26 organais, šešių tipų ląstelėmis ir daugiau nei 80 000 metabolinių reakcijų.

Realūs 10 000 naujagimių duomenys, įskaitant lytį, gimimo svorį ir metabolitų koncentraciją, leido sukurti ir patvirtinti modelius, kuriuos galima pritaikyti individualiems poreikiams, todėl mokslininkai galėjo ištirti individualų kūdikio metabolizmą tiksliosios medicinos reikmėms.

Darbą atliko Golvėjaus universiteto Skaitmeninio metabolizmo dvynių centro ir Heidelbergo universiteto mokslininkų komanda, vadovaujama APC Microbiome Ireland vyriausiosios tyrėjos profesorės Ines Thiele.

Grupės tyrimais siekiama tobulinti tiksliąją mediciną naudojant kompiuterinį modeliavimą. Jie apibūdina kūdikių kompiuterinį modeliavimą kaip pagrindinį, nes jis pagerina kūdikio medžiagų apykaitos supratimą ir sukuria galimybes pagerinti medicininių būklių, tokių kaip paveldimos medžiagų apykaitos ligos, diagnostiką ir gydymą pirmosiomis kūdikio gyvenimo dienomis.

Pagrindinė autorė Elaine Zaunseder iš Heidelbergo universiteto sakė: „Kūdikiai nėra tik maži suaugusieji – jie turi unikalių medžiagų apykaitos ypatybių, leidžiančių jiems vystytis ir augti sveikiems. Pavyzdžiui, kūdikiams reikia daugiau energijos kūno temperatūrai reguliuoti, nes, pavyzdžiui, didelis paviršiaus ploto ir masės santykis, tačiau pirmuosius šešis gyvenimo mėnesius jie negali drebėti, todėl medžiagų apykaitos procesai turi užtikrinti, kad kūdikis sušiltų.

„Todėl esminė šio tiriamojo darbo dalis buvo nustatyti šiuos medžiagų apykaitos procesus ir paversti juos matematinėmis sąvokomis, kurias būtų galima pritaikyti skaičiavimo modelyje. Mes fiksavome metabolizmą specifiniu organo būdu, o tai suteikia unikalią galimybę modeliuoti organus. specifinis energijos poreikis, kuris kūdikiams labai skiriasi nuo suaugusiųjų.

„Kadangi mityba yra medžiagų apykaitos kuras, savo modeliuose galime naudoti motinos pieno duomenis iš tikrų naujagimių, kad imituotume susijusią metabolizmą visame kūdikio kūne, įskaitant įvairius organus. Remdamiesi jų mityba, modeliavome vyresnių nei šešerių metų skaitmeninių kūdikių vystymąsi. mėnesius ir parodė, kad jie augs taip pat, kaip ir realaus pasaulio kūdikiai.

Profesorius Thiele, projekto vadovas, sakė: „Naujagimių patikros programos yra labai svarbios norint anksti nustatyti medžiagų apykaitos ligas, padidinti kūdikių išgyvenamumą ir sveikatos rezultatus. Tačiau pastebėtas kintamumas, kaip šios ligos pasireiškia kūdikiams, pabrėžia skubų poreikį. individualiems požiūriams į ligų valdymą.

„Mūsų modeliai leidžia tyrėjams tirti sveikų kūdikių, taip pat kūdikių, kenčiančių nuo paveldimų medžiagų apykaitos ligų, įskaitant tas, kurios buvo tiriamos naujagimių patikros metu, metabolizmą. Modeliuojant kūdikių, sergančių liga, metabolizmą, modeliai parodė, kad galime numatyti žinomus šių ligų biomarkerius. Be to, modeliai tiksliai numatė metabolinį atsaką į įvairias gydymo strategijas, parodydami jų potencialą klinikinėje aplinkoje.

Zaunseder pridūrė: „Šis darbas yra pirmasis žingsnis kuriant skaitmeninius metabolinius dvynius kūdikiams, pateikiant išsamų jų medžiagų apykaitos procesų vaizdą. Tokie skaitmeniniai dvyniai gali sukelti revoliuciją vaikų sveikatos priežiūrai, suteikdami galimybę pritaikyti ligų valdymą pagal kiekvieno kūdikio unikalius metabolinius poreikius. “

Tyrimas buvo paskelbtas šią savaitę Ląstelių metabolizmas.

Šiam darbui vadovavo Golvėjaus universitetas ir jis buvo baigtas bendradarbiaujant su Heidelbergo universitetu, Heidelbergo teorinių studijų institutu ir Heidelbergo universiteto ligonine, Vokietija.