揭开新冠肺炎面纱:数学模型提出最佳治疗策略
控制COVID-19需要的不仅仅是广泛接种疫苗;它还需要更好地理解为什么这种疾病在一些人身上没有明显的症状，但在另一些人身上却会导致快速的多器官衰竭和死亡，以及更好地了解哪种治疗方法对哪些患者最有效。
为了应对这一前所未有的挑战，马萨诸塞州总医院(MGH)的研究人员与来自布里格姆妇女医院和塞浦路斯大学的研究人员合作，创建了一个数学模型基于生物学，包含了关于导致COVID-19的SARS-CoV-2病毒的已知感染机制的信息，以及关于在COVID-19患者中测试的各种治疗方法的潜在作用机制的信息。
该模型及其重要的临床应用在该杂志中进行了描述美国国家科学院院刊（PNAS）.
“我们的模型预测抗病毒和抗炎药最初用于治疗COVID-19的药物可能疗效有限，这取决于疾病进展的阶段，”来自MGH和哈佛医学院(HMS)放射肿瘤系埃德温·l·斯蒂尔实验室的通讯作者Rakesh K. Jain博士说。
Jain和同事们发现，在所有患者中，病毒载量(血液中SARS-CoV-2颗粒的水平)在早期肺部感染期间增加，但从第5天后开始可能向不同方向增加，这取决于称为T细胞的关键免疫监护细胞的水平。T细胞是第一个反应者免疫系统有效协调豁免的其他方面。T细胞的反应被称为适应性免疫，因为它是灵活的，对直接的威胁作出反应。
在35岁以下具有健康免疫系统的患者中，T细胞持续增加，伴随的是病毒载量和炎症的减少以及非特异性免疫细胞(所谓的“先天”免疫)的减少。所有这些过程都降低了血凝块形成恢复肺组织中的氧含量，这些病人就会康复。
相比之下，感染时炎症水平较高的人——如糖尿病、肥胖或高血压患者，或免疫系统倾向于更活跃的先天免疫反应而适应性免疫反应较弱的人，往往预后较差。
研究人员还试图回答为什么男性的COVID-19比女性更严重的问题，并发现，尽管女性的适应性免疫反应不像男性那么强烈，但女性的一种名为TMPRSS2的蛋白质水平较低，这种蛋白质允许SARS-CoV-2进入并感染正常细胞。
基于他们的发现，Jain和他的同事们提出，对老年患者(与年轻患者相比，他们可能已经有炎症和免疫反应受损)的最佳治疗方法应该包括在疾病早期使用血栓预防药物肝素和/或使用免疫反应修正药物(检查点抑制剂)，在晚期使用消炎药地塞米松。
在患有肥胖症、糖尿病等疾病的患者中高血压或者是免疫系统异常，治疗可能还包括针对体内炎症促进物质(细胞因子，如白细胞介素-6)的药物，以及抑制肾素-血管紧张素系统(人体主要的血压控制机制)的药物，从而防止在病毒感染反应中可能发生的血压异常的激活和血流阻力。
这项工作显示了最初为癌症研究开发的工具如何有助于理解COVID-19:该模型最初是为了分析肾素血管紧张素系统在肿瘤纤维组织发育中的参与，但经过修改，纳入了SARS-CoV-2感染和COVID-19特异性机制。该团队正在进一步开发该模型，并计划使用它来检查免疫系统对不同类型的COVID-19疫苗以及可能需要特别考虑治疗的癌症特异性共病的反应动态。
