Skip to main content

En lang række udviklingsområder har benyttet sig af computermodeller i udvikling af nye produkter. Nu er computeren for alvor på vej ind i lægemiddeludviklingen, og det på en anden måde end hidtil set. Indførelsen af biosimulering, som denne nye disciplin betegnes, vil dog ikke ske uden sværdslag, for de resultater der allerede er opnået viser, at biosimulering sætter alvorlige spørgsmålstegn ved en del af den eksperimentelle videnskab, der i dag er publiceret. For hvis biosimulering giver et mere præcist billede af de faktiske processer i den menneskelige organisme, skal forskergrupper verden over revurdere deres hidtidige resultater og opfattelser af virkeligheden.

En af forudsætningerne for den forskning i biosimulering der foregår ved Department of Scientific Computing, Novo Nordisk A/S, er, at de data der bruges, skal være af fysiologisk størrelse. Derfor accepterer forskerne ikke et teoretisk fordelingsvolumen på fx 350 liter, når mennesket nu kun indeholder 42 liter vand, og argumentet om at det er nødvendigt, for at kurven kan nå gennem de eksperimentelle data, møder ikke respekt i forskningsgruppen, som arbejder inden for fysikerens krav til nøjagtighed, brug af matematiske modeller og kravet om reproducerbarhed som en fundamental del af det daglige arbejde. For fysikere er vant til at kunne reproducere deres data med flere decimalers nøjagtighed, hvilket ikke er muligt i biologiske systemer.

»Læger kan acceptere en variation på 50%, på grund af den biologiske variation, hvorimod fysikere mener, at en variation på 1% kan være lige lovligt meget. Selvfølgelig kan der fx være et fordelingsvolumen, der tilsyneladende er større end 42 liter, hvis et stof binder sig til et andet stof i organismen - men så skal man finde det, hvis man ønsker at bruge denne værdi. Værdien skal ikke bare accepteres«, siger ledende forsker, læge og fysiker Morten Colding-Jørgensen, Novo Nordisk A/S og adjungeret professor ved Danmarks Tekniske Universitet.

Computerstøttet beskrivelse af fysiologien

Biosimulering er en computerstøttet beskrivelse af dynamikken i den humane fysiologi. Fundamentet i computermodellen er værdier fra fysiologiske mekanismer indsamlet fra videnskabelige data fra artikler, lærebøger etc. Det kan fx være funktionelle sammenhænge mellem blodsukker og insulinsekretion. Forskerne arbejder med omhyggeligt at undersøge mekanismer, splitte dem ad og forsøge at beskrive og forstå dem. De stiller kritiske spørgsmål til resultaterne og stiller sig ikke nødvendigvis tilfredse med de konklusioner, andre forskere er nået frem til i den videnskabelige litteratur. For hvad nu hvis det almindeligt antagede ikke passer. Metodeafsnittet i de videnskabelige artikler er at af de afsnit, der læses med ekstra stor opmærksomhed, for det kan være, at svarene på resultaternes forskellighed kan findes her. Forskerne er interesseret i den tidsmæssige udvikling, og derfor opstiller de en række differentialligninger for de processer der skal beskrives.

»Når vi er tilfredse, forsøger vi at kæde de enkelte processer og mekanismer sammen og ser, om det giver sammenhæng eller en forståelse. Hvis det ikke giver sammenhæng, spørger vi os selv, hvor tog vi fejl? Det er også her, at vi støder imod de eksisterende dogmer og forståelser, og vi ser ofte, at det vi troede kunne være en forklaring, ikke er det, når vi undersøger det nærmere. Forklaringen viser sig ofte at ligge et helt andet sted. Vi forsøger at skabe computermodeller, der kommer så tæt på den levende organisme som muligt. På en og samme tid forenes således en holistisk forståelse og en reduktionistisk forståelse af de processer, der undersøges«, siger Morten Colding-Jørgensen.

Forskerne forsøger at tænke de enkelte processer ind i en dynamisk sammenhæng. Denne beskrives gennem opstillinger af matematiske ligninger, der til sidst skaber fundamentet for en model for en helhedsforståelse. Denne udfordres og videreudvikles, når nye videnskabelige resultater publiceres.

Kaosforskningens videnskabelige grundlag og tænkning er en af hjørnestenene i biosimulering. Kaosforskningen har vist, at små ændringer kan få dramatiske og afgørende konsekvenser - derfor skal de regnes med i de modeller, der opstilles. Kaosforskningen har også vist sin praktiske anvendelse til at beskrive den menneskelige organismes kompleksitet, men resultaterne er ikke blevet modtaget med helt åbne arme.

»Da de første bud på at biosimulering kunne være anvendelige i den moderne lægemiddelforskning kom frem, blev de mødt med megen skepsis. Denne holdning er dog langsomt begyndt at ændre sig i takt med, at de første resultater nu præsenteres. De viser, at biosimulering er et forskningsfelt, hvis potentiale det kun er muligt at skimte omridset af«, siger Morten Colding-Jørgensen. Et af de resultater, der har givet opmærksomhed, er ny viden om insulins betydning for fedtmetabolismen. De næste kan komme fra arbejdet med virtuelle patienter.

»I årevis har der været talt om insulins virkning på glukose - men vi er nået frem til, at insulins hovedvirkning måske er på fedtnedbrydningen, der igen påvirker glukoseomsætningen. Derfor bør flere undersøgelser nok revurderes«, siger Morten Colding Jørgensen.

Fakta - Udvikler al software selv

Det er i dag muligt at købe færdig udviklede computermodeller inden for biosimulering. Men dem er forskningsgruppen ikke fristet af. De udvikler nemlig al software selv. Det er dels billigere, og desuden har forskerne brug for at deres programmer er så gennemskuelige som muligt, når fejlene opstår - hvilket de gør.

»Vi brugte fx en uge på at finde hvor fejlen var, da vores model viste et blodsukker, der var 1 promille forkert. Vi skal være sikre på, at modellen er 100% korrekt, for hvis der er en mindre fejl - så kan vi ikke stole på den. Derfor tjekker og beregner vi alle resultaterne omhyggeligt. ,Sommerfugleeffekten` eksisterer også her - og du ved aldrig hvornår den dukker op«, siger Morten Colding-Jørgensen.