用户故事

辉瑞使用基于模型的药物开发来帮助降低II期流失率

挑战

减少临床药物试验阶段的减员

解决方案

模拟和模拟生物系统,以指导生物途径、靶点、给药方案和患者群体的选择

结果

  • 深入了解药物-体相互作用
  • 避免了昂贵的实验室资源支出和临床试验
  • 研究生产力提高

“辉瑞在药物发现和开发过程中整合了建模、模拟和统计分析。这种方法通过指导最佳生物途径、靶标、分子、给药方案和患者群体的选择,有助于减少II期减员。”

Piet van der Graaf博士,辉瑞公司
路径模型示例(上)和药物反应模拟(下)。

当一种新药进入二期临床试验时,制药公司已经投入了数百万美元和多年的研发。如果后期试验表明药物不够有效或引起不可接受的副作用,那么大部分投资就会被浪费。这第二阶段的减员这给制药公司带来了严峻的挑战,不仅是因为财务原因,还因为它耗尽了成功的新疗法的开发资源。

辉瑞研究人员使用MATLAB等计算工具®和SimBiology®以支持金宝app基于模型的药物开发,并帮助减少第二阶段的减员。辉瑞制药公司药物动力学、动力学和代谢(PDM)部门的副研究员尼尔·本森博士说:“日益增长的已发表的生物学研究数据库提供了构成人体的极其复杂系统的快照。”“SimBiology使我们能够根据现有的研究数据构建复杂的生物系统模型。通过模拟这些系统,我们可以更好地了解它们的动力学和动力学,然后利用这一理解将我们的研究集中在最有前途的生物靶标上。”

挑战

辉瑞致力于基于模型的药物开发。辉瑞药物计量学和临床药理学高级总监Piet van der Graaf博士说:“第二阶段的减员需要从根源上解决——从早期发现的生物靶点的选择开始。”“我们希望在药物研究的早期阶段应用建模和仿真,并弥合系统生物学和药代动力学-药效学(PK/PD)建模方法之间的差距。”

一些建模软件包的基于文本的界面会使构建和共享日益复杂的模型变得困难。“我们不得不手写所有的方程式。随着我们的模型越来越大,有更多的方程需要输入,构建它们并确保单位的一致性变得非常费力,”Benson说。“此外,当我们需要与其他研究人员交流我们的工作时,一长串方程对他们来说并不容易理解,尤其是如果他们不是建模专家的话。”

项目通常需要大量临床前实验室投资,以建立对方法的信心,并进行后续临床试验以验证假设。为了避免在无法成功的项目或方法上花费数百万美元和多年的研究工作,辉瑞希望能够尽早发现并终止这些项目或方法。

解决方案

辉瑞已经开始开发一种综合的系统药理学在这种方法中,研究人员使用MATLAB和SimBiology等工具在发现的早期阶段和整个开发过程中建模、模拟和分析生物系统。

研究人员构建了系统药理学模型来回答有关给定途径的问题,例如哪些受体可能是最佳靶点,以及需要多少浓度的药物化合物才能达到所需的抑制作用。

有时,小组将初始模型建立在已发布的系统生物学标记语言(SBML)模型的基础上,直接导入SimBiology和其他软件工具中。

接下来,他们进行灵敏度分析,以确定模型中最重要的目标并进行排序,使用模拟事件来模拟将特定药物引入系统。

他们通过检查诊断图来可视化结果,包括有和没有药物的时间过程图。

使用可视化界面,他们与药物项目团队共享模型、图和其他模拟结果,后者提供参数估计或其他输入以进一步细化模型。

在一个项目中,该团队探索了使用小干扰RNA (siRNA)抑制NF-kB通路中的IKK酶的有效性。在构建并模拟了一个包含26个物种和64个参数的模型后,他们发现siRNA提供的抑制水平不足以达到所需的结果。随后的实验结果与这一结论一致。

辉瑞目前正在组装一个系统药理学模型组件库,可以在不同的项目中重复使用,以进一步加速PK和系统生物学模型的分析。

结果

  • 深入了解药物-体相互作用.“我不是数学家,但通过SimBiology,我已经用多达400个常微分方程构建了模型,”本森说。“SimBiology让我创建了比以前更复杂的模型,并通过分析它们的动力学和动力学来更深入地了解它们是如何工作的。”

  • 避免了昂贵的实验室资源支出和临床试验.Benson指出:“在多个项目中,包括一个专注于siRNA和NF-kB通路的项目,系统药理学的结果表明,特定的药物不会起作用,最终产生的数据与此一致。”“在siRNA项目的情况下,建模可以在使用任何实验室资源之前进行。”

  • 研究生产力提高.本森指出:“在药物研发过程中,可以进行大量的实验。“我们使用系统药理学的结果来集中这些努力,并提出最佳实验。我们可以缩小实验范围,专注于最有前途的生物目标。”

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