Ψηφιακά Δίδυμα: Τι γίνεται αν είχατε ένα δίδυμο με το οποίο θα μπορούσαν να συνεργαστούν οι γιατροί για να προβλέψουν τις μελλοντικές σας ανάγκες υγειονομικής περίθαλψης ή για το πώς μπορεί να σας επηρεάσει ένας συγκεκριμένος ιός; Προφανώς, δεν μπορούμε να πειραματιστούμε σε έναν πραγματικό κλώνο του εαυτού μας, αλλά μπορούμε να ερευνήσουμε διαφορετικά σενάρια με ένα ψηφιακό δίδυμο.
Αυτή είναι η λύση που προτείνει ένας ερευνητής του Πανεπιστημίου της Ιντιάνα για να προβλέψει τις μελλοντικές ανάγκες υγειονομικής περίθαλψης των ατόμων, καθώς και να προετοιμαστεί να ανταποκριθεί πιο γρήγορα και αποτελεσματικά σε μελλοντικές πανδημίες.
Ο James Glazier, καθηγητής μηχανικής ευφυών συστημάτων στην Σχολή Πληροφορικής και Μηχανικών της IU Luddy, μαζί με τους συν-συγγραφείς James Sluka από το Ινστιτούτο Βιοσυμπλεκτικότητας της IU και Reinhard Laubenbacher από το Πανεπιστήμιο της Φλόριντα, κάνουν την υπόθεση για τη δημιουργία βελτιωμένων μαθηματικών μοντέλων ανθρώπινης υγείας και ασθένειας, χρησιμοποιώντας ψηφιακά δίδυμα. Λένε ότι τα ψηφιακά δίδυμα που εφαρμόζονται στο ανθρώπινο σώμα θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε καλύτερα αποτελέσματα υγειονομικής περίθαλψης και ταχύτερες απαντήσεις σε νέες ασθένειες.
“Τα ψηφιακά δίδυμα συνδυάζουν ένα μοντέλο υπολογιστή που προβλέπει πώς θα εξελιχθεί η κατάσταση ενός συστήματος με μετρήσεις ατόμων σε πραγματικό χρόνο”, δήλωσε ο Glazier, του οποίου η προοπτική δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science. “Η ιατρική, προς το παρόν, είναι σε μεγάλο βαθμό αντιδραστική: Πηγαίνετε στον γιατρό όταν είστε άρρωστοι ή αφού υπάρχει ένα μεγάλο πρόβλημα. Στην ιδανική περίπτωση, αυτό που θα θέλαμε να κάνουμε είναι να προβλέψουμε πότε θα υπάρξει πρόβλημα και κάνουμε μικρές παρεμβάσεις για να αποτρέψουμε το πρόβλημα να μη γίνει ποτέ σοβαρότερο.”
Ο Glazier και οι συνάδελφοί του προτείνουν ότι τα ψηφιακά δίδυμα θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην πραγματοποίηση προβλέψεων για την ιογενή λοίμωξη και την ανοσοαπόκριση, που επιτρέπουν τον γρήγορο σχεδιασμό παρεμβάσεων για να κάνουν τους ανθρώπους πιο υγιείς. Τα ψηφιακά δίδυμα θα επέτρεπαν στους γιατρούς και τους επαγγελματίες του ιατρικού τομέα να πραγματοποιήσουν ελεγχόμενα και επαναλαμβανόμενα πειράματα για να ανακαλύψουν πώς τα αποτελέσματα διαφέρουν για διάφορες παρεμβάσεις, επιτρέποντας την ταχεία ενότητα βέλτιστων παρεμβάσεων. “Η ιατρική στερείται βασικής συνιστώσας της επιστημονικής πρακτικής, επειδή δεν μπορεί να εκτελεστούν ελεγχόμενα πειράματα σε επίπεδο ατόμων”, δήλωσε ο Glazier. “Τα ψηφιακά δίδυμα λύνουν αυτό το πρόβλημα, επιτρέποντας εικονικά πειράματα και ελέγχους στα οποία αξιολογούμε τι θα συμβεί σε ένα συγκεκριμένο άτομο, δεδομένης μιας συγκεκριμένης θεραπείας.”
Τα ψηφιακά δίδυμα θα μπορούσαν επίσης να μοντελοποιήσουν όχι μόνο πώς μοιάζει η πανδημία covid – 19 για ένα άτομο, αλλά και πώς θα μπορούσε να είναι μια μελλοντική πανδημία. Οι ασθενείς με covid -19 μπορεί να ποικίλουν δραστικά στη σοβαρότητα των συμπτωμάτων τους, παρά στον ίδιο τον ιό. Παρόλο που έχουν εντοπιστεί πολλές προϋπάρχουσες καταστάσεις που μπορούν να αυξήσουν τον κίνδυνο σοβαρής covid-19, προς το παρόν δεν υπάρχει τρόπος να προβλεφθεί λεπτομερώς πώς θα αντιδράσει ένα άτομο στη μόλυνση ή στις διαθέσιμες θεραπείες.
Τα ψηφιακά δίδυμα θα μπορούσαν να το αλλάξουν, παρέχοντας καλύτερη κατανόηση του ανοσοποιητικού συστήματος ενός ατόμου, καθώς και γιατί ορισμένα εμβόλια προκαλούν μια ισχυρή και άμεση ανοσοαπόκριση με προστασία κατά τη διάρκεια της ζωής, ενώ άλλα προσφέρουν μια ασθενέστερη απόκριση και διασκορπιστική προστασία. “Η πανδημία covid -19 αποκάλυψε ότι δεν καταλαβαίνουμε το ανοσοποιητικό σύστημα αρκετά καλά σε ατομικό επίπεδο για να μπορέσουμε να σχεδιάσουμε βέλτιστες θεραπείες”, δήλωσε ο Glazier.
“Αν μπορούμε να κατασκευάσουμε μοντέλα που μπορούν να διερευνήσουν πώς λειτουργούν αυτές οι ανοσολογικές αντιδράσεις, μπορούμε ενδεχομένως να σχεδιάσουμε καλύτερες στρατηγικές εμβολιασμού.” Ο Glazier και οι συνάδελφοί του ελπίζουν ότι με περισσότερη χρήση ψηφιακών διδύμων, η ικανότητα καταπολέμησης όχι μόνο γνωστών ασθενειών, όπως η covid -19, η γρίπη και ο καρκίνος, αλλά και εντελώς άγνωστων ασθενειών, θα ενισχυθεί. «Η covid -19 δεν είναι η πρώτη πανδημία και δεν θα είναι η τελευταία», είπε. «Η ελπίδα είναι ότι η δουλειά που κάνουμε σε ψηφιακά δίδυμα για λοίμωξη και ανοσοαπόκριση θα μας δώσει τα περισσότερα από τα κομμάτια που απαιτούνται για την ταχεία ανάπτυξη λεπτομερών προγνωστικών μοντέλων για διάγνωση, πρόγνωση και θεραπεία, όταν θα αντιμετωπίσουμε την επόμενη πανδημία μετά την covid – 19».