Article Dans Une Revue npj Systems Biology and Applications Année : 2024

Immune digital twins for complex human pathologies: applications, limitations, and challenges

Reinhard Laubenbacher
Gary An
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Yaron Ilan
Jasmin Fisher
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Åsmund Flobak
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Kristin Reiche
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María Rodríguez Martínez
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Liesbet Geris
Luiz Ladeira
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Lorenzo Veschini
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Michael L Blinov
Francesco Messina
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Luis L Fonseca
Sandra Ferreira
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Arnau Montagud
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Malvina Marku
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Eirini Tsirvouli
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Marcella M Torres
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Leonard A Harris
T J Sego
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Chase Cockrell
Amanda E Shick
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Hasan Balci
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Kinza Rian
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Ahmed Abdelmonem Hemedan
Marina Esteban-Medina
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Bernard Staumont
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Esteban Hernandez-Vargas
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Shiny Martis B
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Alejandro Madrid-Valiente
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Panagiotis Karampelesis
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Luis Sordo Vieira
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Pradyumna Harlapur
Alexander Kulesza
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Niloofar Nikaein
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Winston Garira
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Rahuman S Malik Sheriff
Juilee Thakar
van Du T. Tran
Jose Carbonell-Caballero
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Soroush Safaei
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Alfonso Valencia
Andrei Zinovyev
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James A Glazier
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Résumé

Digital twins represent a key technology for precision health. Medical digital twins consist of computational models that represent the health state of individual patients over time, enabling optimal therapeutics and forecasting patient prognosis. Many health conditions involve the immune system, so it is crucial to include its key features when designing medical digital twins. The immune response is complex and varies across diseases and patients, and its modelling requires the collective expertise of the clinical, immunology, and computational modelling communities. This review outlines the initial progress on immune digital twins and the various initiatives to facilitate communication between interdisciplinary communities. We also outline the crucial aspects of an immune digital twin design and the prerequisites for its implementation in the clinic. We propose some initial use cases that could serve as "proof of concept" regarding the utility of immune digital technology, focusing on diseases with a very different immune response across spatial and temporal scales (minutes, days, months, years). Lastly, we discuss the use of digital twins in drug discovery and point out emerging challenges that the scientific community needs to collectively overcome to make immune digital twins a reality.

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hal-04909272 , version 1 (23-01-2025)

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Citer

Anna Niarakis, Reinhard Laubenbacher, Gary An, Yaron Ilan, Jasmin Fisher, et al.. Immune digital twins for complex human pathologies: applications, limitations, and challenges. npj Systems Biology and Applications, 2024, 10 (1), pp.141. ⟨10.1038/s41540-024-00450-5⟩. ⟨hal-04909272⟩
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