建模肺结核感染

尽管长期以来已经建立了成功的结核病治疗(TB),但其长度和对必要方案的依从性较差意味着许多人继续死于这种疾病。在这篇来宾帖子中,迈克尔·J·普特斯(Michael J. Pitcher)告诉我们他最近的研究是如何发表的应用网络科学显示建模结核病感染的空间分布可以告知替代性,较短的治疗方法的发展。

这篇文章已经从Springeropen博客。

结核病每年造成超过100万人死亡,尽管有效的结核病治疗已经存在数十年,但这还是发生了这种情况。当前的标准治疗方案为6个月的多药化疗。这个冗长的持续时间提出了一个问题:由于难以获得治疗资源和所使用药物的不良副作用,因此对患者的遵守可能很困难。

对治疗的不遵守是一个主要问题,不仅对可能遭受复发的患者,而且对更广泛的社会而言,因为不完整的治疗可能导致其余细菌中抗生素耐药性的发展。因此,提高患者对该方案的依从性(通过减少治疗持续时间)至关重要。

试验新方案是一个漫长而昂贵的过程,无法获得成功的结果。因此,预测哪些方案更可能成功的能力对研究人员有益。但是,为了了解哪些治疗方法最有可能成功,需要对病理进行更多了解。

了解感染的本地化和传播

在感染过程中,TB疾病已显示出在感染过程中表现出差异性局部性。初始感染通常发生在肺部的下部,通风良好的区域内。这种感染通常包含(但未根除),导致无症状的潜在疾病形式。肺顶的促进或“重新激活”结核病发生在肺的顶端。了解这些局部化的原因以及通过细菌跨肺部环境的传播路线应有助于阐明TB感染的复杂动力学,并使我们能够对哪种治疗方案有效做出更准确的预测。

我们已经发展了一种使用网络种群结构模拟整个肺部环境的内主机计算模型,包括环境属性的空间异质性,例如空气通风,血液灌注和氧气张力和细菌传播途径,以便研究这些对这些对这些影响如何影响这些影响的影响。结核病的扩散和规模。

空间异质性应包括在结核病的肺模型中

我们的发现表明,肺内的差异导致含有细菌生长的更优惠环境的顶点 - 氧气张力增加导致细菌的复制代谢增加,而血液灌注减少会导致相对较弱的免疫反应,从而使细菌允许细菌迅速成长有限的不受惩罚。

了解发生结核病的环境是改善治疗的重要一步。我们的研究表明,在结核病的肺模型中融合了甚至适度的空间异质性,可以取得重大结果,将来的模型应在肺中纳入空间位置,以便更准确地模拟内部的病理。

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