Matematiska modeller optimerar läkemedelsdosen

Att ordinera och dosera medicin är komplext. Läkemedel fungerar olika i olika kroppar, beroende på bland annat ålder, allmäntillstånd och samtidiga sjukdomar. Det gör att medicinen inte alltid fungerar optimalt och inte ger den effekt som förväntas.

Forskarna inom farmakometri översätter och kombinerar olika typer av data för att skapa matematiska modeller för optimal läkemedelsdosering. Farmakometri bygger dels på famakokinetik där man studerar samband mellan dos som och den koncentration som uppnås i kroppen. Och dels på farmakodynamik som beskriver samband mellan koncentration och effekt, både positiva effekter och bieffekter.

– Vi skapar matematiska beskrivningar av de här sambanden som tar hänsyn till att människor har olika farmakokinetik och farmakodynamik. Med hjälp av modellerna försöker vi att hitta så bra doser som möjligt så att patienter kan bli friskare snabbare och få en bättre livskvalitet, förklarar Lena Friberg som är professor i farmakometri vid Biomedicinskt centrum vid Uppsala universitet.

Försöker förbättra terapin

Strävan är att hitta den dos av läkemedlet som ger en god effekt – men samtidigt inga eller få biverkningar. Metodiken kan användas för många olika terapiområden som infektion, onkologi, hjärt-kärl, diabetes, psykiska sjukdomar, MS och smärta. Hur väl man lyckas hänger bland annat på vilka data som finns att utgå ifrån. Det kan vara data från populationsstudier, men också från laborationer.

Forskarna arbetar ofta med modeller för läkemedel som tagits fram för länge sen – men där det fortfarande behövs mer kunskap om dosering. Till exempel för sköra patienter, personer med nedsatt njurfunktion, äldre eller barn.

– Vi försöker förbättra terapin för de här grupperna. Genom våra modeller kan vi beskriva hur olika effekter förändras över tid vilket ger ett mervärde utöver traditionell statistik.

Lena Friberg arbetar bland annat med att utveckla antibiotikabehandling. Det är ett svårt terapiområde på grund av risken för resistens. Idag försöker man ofta kombinera olika preparat för att övervinna resistens och då är det extra komplicerat att dosera.

Arbetar med olika scenarier

När det finns en matematisk förklaringsmodell kan forskarna sedan arbeta med olika scenarier: vad händer om man till exempel ger en annan dos eller ger medicinen två gånger per dag istället för tre?

Modellerna visar läkemedlets effekt på en ”typisk” medianindivid, men forskarna försöker också hitta förklaringar till varför effekten varierar mellan olika individer. Det kan till exempel bero på vikt, sjukdomsstatus eller organfunktion. Om det finns mycket data om en viss individ kan man kombinera det här underlaget med en matematisk modell för att få fram en individuell dosering för just den personen.

– Individanpassning av dosering kommer att utvecklas mer i framtiden. Kanske inte för alla patienter utan för de mer svårbehandlade eller dem som inte svarar på terapin som förväntat. Då kan man ändra dosering eller kombinera olika läkemedel.

Lena Friberg och hennes kolleger arbetar även med modeller för cancerbehandling. Det kan handla om att anpassa doseringen genom att kombinera data om tumöreffekter med biomarkörer hos en viss patient.

Forskningsmedel från industrin

Forskargruppen har finansiering från både offentliga bidragsgivare som Vetenskapsrådet och Cancerfonden, och från industrin. Lena Friberg ser ingen större risk för att de som forskare skulle styras av läkemedelsbolagen.

Forskningsmedlen från industrin används för att utveckla de sjukdomsmodeller som bygger på redan publicerade kliniska studier eller för studier om produkter som redan finns på marknaden. Det handlar alltså inte om substanser som är i en känslig utvecklingsfas. Därför är risken liten för att bolagen skulle vilja påverka vilka resultat som publiceras, menar Lena Friberg.

– Då är det inte så intressant att styra oss och skulle de försöka göra det vore det inte aktuellt att samarbeta. Det skapar nya idéer att ha de här samarbetena med industrin och universitetet ser positivt på det.

Samverkansforskning ger verklighetsanknytning, betonar hon.

– Många av dem som arbetar på företagen är ju också forskare och intresserade av att utveckla vårt fält. Det viktiga är att ha en bra balans mellan olika typer av projekt.

Många olika kompetenser

Forskarna på institutionen för farmaceutisk biovetenskap ligger långt framme inom farmakometri och Lena Fribergs kollega Mats Karlsson blev världens förste professor i ämnet i början av 2000-talet.

Lena Friberg har själv studerat på apotekarprogrammet liksom flertalet av sina kolleger, andra är civilingenjörer eller medicinare. Det är en stimulerande arbetsmiljö där människor har många olika kompetenser, framhåller hon.

– Det är spännande att vi har olika bakgrund, vi kompletterar och lär oss av varandra. Det är en internationell miljö och vi rekryterar medvetet utomlands. Vi har också många samarbeten på EU-nivå.

Farmakometri är ett ämne som efterfrågas av både läkemedelsindustri och myndigheter. De som disputerar erbjuds ofta jobb redan innan de är klara, konstaterar Lena Friberg. Forskarna arbetar också tillsammans med läkemedelsindustrin med designen av studierna.

– Vi kan hjälpa till att göra studierna så informativa som möjligt. Då kan de genomföras på kortare tid och med färre patienter. Det effektiviserar läkemedelsutvecklingen och det gynnar patienter genom att läkemedel kan komma ut snabbare på marknaden.