Czym zatem jest ów wirtualny lub, posługując się językiem inżynierów, cyfrowy bliźniak? Otóż cyfrowy bliźniak, to najprościej rzecz ujmując wirtualna reprezentacja będąca odpowiednikiem realnego, fizycznego obiektu lub procesu, która emuluje jego zachowania w rzeczywistym świecie. Koncepcja cyfrowego bliźniaka wywodzi się jeszcze z lat 70. XX wieku. Jednym z prekursorów była NASA, która zastosowała go w trakcie misji Apollo 13, podczas której doszło do wybuchu zbiornika z tlenem. Stan uszkodzonego pojazdu kosmicznego był na bieżąco odwzorowywany w symulatorze w Houston, co pozwoliło na opracowanie planu misji ratunkowej. Obecnie wiele produktów przemysłowych powstaje w formie wirtualnego bliźniaka w programie CAD, dopiero później są przenoszone do realnego świata. Coraz częściej tworzone są też cyfrowe modele linii produkcyjnych i fabryk, gdzie symuluje się ich działanie, zanim zostaną zbudowane.
No dobrze, ale co z medycyną? Również i tu podejmowane są działania w celu budowy cyfrowych modeli, zarówno poszczególnych organów czy całego człowieka, jak i procedur związanych z prowadzeniem zabiegów medycznych, badań diagnostyczno-analitycznych, a nawet skomplikowanych operacji. Pomocna w tym jest również technologia wirtualnej rzeczywistości, która pozwala lekarzom wejrzeć w głąb ciała wirtualnego pacjenta i przygotować się do rzeczywistego zabiegu, zanim dana osoba trafi do operacyjnej sali. Tego typu łączeniem indywidualnych informacji o pacjencie z informacjami pochodzącymi z rozrzuconych po całym świecie badań klinicznych, które pozwolą zidentyfikować schorzenia i stworzyć nowe terapie oraz precyzyjnie leczyć pacjentów zajmuje się firma MEDIDATA, marka należąca do Dassault Systèmes.
W firmie MEDIDATA tworzona jest „cyfrowa tkanka” na podstawie zanonimizowanych danych obejmujących prawie 20 tys. badań klinicznych i ponad 5 mln pacjentów. Następnie wykorzystuje się zaawansowane algorytmy sztucznej inteligencji do tworzenia wzorców oraz opracowywania modeli predykcji schorzeń. Co ważne, dane analizowane są bez utraty kontekstu oryginalnej terapii klinicznej i warunków badań – wszystko dzieje się w wirtualnym świecie.
Tego typu symulacje na wirtualnym bliźniaku ludzkiego organizmu i zebranych danych molekularnych pacjentów, które to badania w rzeczywistości nie byłyby możliwe do przeprowadzenia, ze względu na dobro pacjenta i etyczną stronę zagadnienia, przynoszą już pierwsze, znaczące wyniki. Jako przykład posłużyć tu może choroba Castlemana, rzadkie, trudne do zdiagnozowania, zagrażające życiu schorzenie. „Identyfikując biomarker, który dopasowuje lek do konkretnych reagujących na niego pacjentów, byliśmy w stanie zwiększyć skuteczność leku z 19% do 65%.” – mówi Glen de Vries, co-CEO oraz współzałożyciel MEDIDATA.
Dzięki integracji badań klinicznych MEDIDATA z platformą innowacji biznesowych 3DEXPERIENCE od Dassault Systèmes, firmy z branży farmaceutycznej, biotechnologicznej i medycznej mogą połączyć swoje prace badawczo-rozwojowe z próbami klinicznymi tworząc innowacyjne, komercyjne wdrożenia. Platforma 3DEXPERIENCE może być również używana do tworzenia dokładnych, zgodnych z najnowszymi naukowymi danymi, wirtualnych bliźniaków 3D części ludzkiego ciała.
„W ramach współpracy z amerykańską Agencją ds. Żywności i Leków przeprowadzane symulacje weryfikowane są nie tylko pod względem walidacji fizycznych testów na ludziach i zwierzętach, ale także pod kątem możliwości zastąpienia medycznych doświadczeń wykonywanych na żywych istotach. Co ważnie, po walidacji modele te można dostosować do fizjologii każdego pacjenta, dzięki czemu lekarz może zweryfikować skuteczność planowanej terapii jeszcze przed podaniem leków, co zapewnia lepsze wyniki leczenia przy jednoczesnym obniżeniu jego kosztów.” – mówi Claire Biot, Wiceprezes ds. Biotechnologii w Dassault Systèmes.
Jak widać, dzięki integracji danych i wirtualnym modelom 3D, przyspieszyć można prace nad uzyskaniem ukierunkowanych, spersonalizowanych sposobów leczenia, opracowując je w ułamku czasu potrzebnego do przeprowadzenia fizycznych testów, i co ważne, bez narażania ludzi lub zwierząt na działanie niesprawdzonych terapii.
Artykuł powstał w oparciu o materiały dostępne na CompassMag https://compassmag.3ds.com/
Autor: Marcin Bieńkowski