Evolutionary therapy: isang bagong diskarte sa paggamot sa kanser gamit ang mathematical modeling

Ang kanser ay nagpapakita ng mga makabuluhang hamon dahil sa pag-unlad ng paglaban at posibilidad ng pagbabalik. Maaaring mangyari ang paglaban dahil sa mga permanenteng pagbabagong genetic sa mga selula ng kanser o mga pagbabagong nongenetic sa pag-uugali ng selula ng kanser na dulot ng paggamot. Karaniwang kinabibilangan ng karaniwang paggamot sa kanser ang paggamit ng maximum na pinahihintulutang dosis ng isang gamot upang epektibong patayin ang mga cell na sensitibo sa droga. Gayunpaman, kadalasang nabigo ang diskarteng ito sa mahabang panahon dahil ang mga selula ng kanser na lumalaban sa droga ay maaaring lumaki nang mas mabilis kapag nawasak ang lahat ng mga cell na sensitibo sa droga.

Ang isang evolutionary na diskarte sa paggamot na tinatawag na adaptive therapy ay nagsapersonalize ng dosis o mga break ng paggamot batay sa mga indibidwal na tugon ng pasyente. Ang layunin ng adaptive therapy ay upang mapanatili ang sapat na bilang ng mga sensitibong selula upang makontrol ang paglaki ng mga lumalaban na selula. Ang mga kamakailang pag-aaral at klinikal na pagsubok ay nagpakita na ang adaptive therapy ay maaaring maantala ang pagbuo ng resistensya nang mas epektibo kaysa sa karaniwang paggamot.

Ang pagtukoy ng dosis at mga agwat ng paggamot para sa bawat pasyente ay mahirap dahil ang kanser ay isang kumplikado, umuusbong na sistema at ang bawat pasyente ay natatangi. Ang mga modelo ng matematika ay maaaring makatulong sa pagbuo ng mga indibidwal na diskarte sa paggamot. Sa katunayan, maraming mga modelo ng matematika ang binuo upang pag-aralan ang epekto ng iba't ibang mga diskarte sa paggamot sa mga resulta ng pasyente. Gayunpaman, ang mga umiiral na modelo ng matematika ay madalas na binabalewala ang impluwensya ng nakuha na paglaban at plasticity ng mga selula ng kanser. Sinasaklaw ng 'Acquired resistance' ang iba't ibang uri ng paglaban na lumitaw, kadalasan dahil sa mga pagbabago sa genetic. Ang 'Cell plasticity' ay tumutukoy sa kakayahan ng mga cancer cell na baguhin ang kanilang mga phenotypes bilang tugon sa mga pagbabago sa kanilang microenvironment, gaya ng pagbabagu-bago sa dosis ng paggamot o paghinto ng paggamot.

Ang isang pangkat ng pananaliksik na pinamumunuan ni Dr. Yunjung Kim mula sa Natural Products Informatics Research Center sa Korea Institute of Science and Technology (KIST, direktor Oh Sangrok) ay bumuo ng isang teoretikal na balangkas para sa mga diskarte sa paggamot sa kanser na isinasaalang-alang ang ebolusyon ng tumor. Bumuo sila ng isang modelo ng matematika upang mahulaan ang ebolusyon ng tumor, na isinasaalang-alang ang pagkuha ng paglaban ng mga selula ng kanser at ang kanilang kakayahang baguhin ang phenotypic na pag-uugali (plasticity) sa panahon ng paggamot. Ang pagsusuri sa kanilang modelo ay nagsiwalat ng mga kundisyon para sa pagkakaroon ng isang epektibong dosing window, isang hanay ng mga dosis na maaaring mapanatili ang dami ng tumor sa isang punto ng equilibrium kung saan ang dami ng tumor ay nananatiling pare-pareho at stable.

Para sa ilang mga tumor na may plasticity, ang mga break sa paggamot ay tumutulong sa mga selula ng kanser na maging tumutugon muli sa pamamagitan ng pakikipagtulungan sa iba pang sensitibong mga cell upang sugpuin ang paglaki ng mga lumalaban na selula. Ang pangkat ng pananaliksik ay nagmungkahi ng evolutionary dosing therapy, na kinabibilangan ng paggamot sa mga cycle na binubuo ng mga pahinga sa paggamot, pinakamababang epektibong dosis at maximum na disimulado na dosis. Ang pagkaantala ng paggamot ay nagbibigay-daan sa mga plastic na selula ng kanser na mabawi ang sensasyon, pagkatapos nito ay inilapat ang pinakamababang epektibong dosis upang makontrol ang dami ng tumor. Ang maximum na pinahihintulutang dosis ay ibinibigay upang higit pang bawasan ang laki ng tumor. Ang dosing cycle na ito ay epektibong kinokontrol ang dami ng tumor sa isang mapapamahalaang antas. Ang mga numerical simulation ng mga iminungkahing estratehiya na inilapat sa isang pasyente ng melanoma ay higit pang naglalarawan sa mga natuklasang ito. Ipinapakita ng mga resulta na ang evolutionary dosing ay maaaring mag-redirect ng tumor dynamics, na pinapanatili ang laki ng tumor sa ibaba ng mga katanggap-tanggap na antas.

Maaaring mahulaan ng binuong mathematical model ang epektibong hanay ng dosis ng mga kandidato sa paggamot sa kanser bago ang mga klinikal na pagsubok. Makakatulong ito na matukoy ang mga epekto ng anticancer ng mga bagong paggamot at tukuyin ang epektibong hanay ng dosis para sa bawat gamot. Bilang karagdagan, pinapadali ng modelo ang pagbuo ng mga personalized na diskarte sa paggamot sa kanser sa pamamagitan ng pagsasaalang-alang sa evolutionary dynamics ng tumor ng bawat pasyente sa panahon ng paggamot.

Sipi: "Sa kasalukuyang pag-aaral, binigyang-diin namin ang papel ng phenotypic plasticity ng mga cancer cells sa pagpapabuti ng controllability ng tumor burden sa pamamagitan ng cyclic doses ng evolutionary treatments," sabi ni Dr. Kim Youngjung mula sa Natural Products Informatics Research Center sa the Korea Institute of Science and Technology.

Binanggit din niya ang mga planong gamitin ang mathematical na modelo upang magdisenyo ng mga eksperimentong pag-aaral sa hayop at mga klinikal na pagsubok ng mga potensyal na gamot na anticancer na nagmula sa mga natural na produkto, na may layuning magtatag ng mga regimen ng dosing na epektibong kumokontrol sa bigat ng tumor.

Na-publish ang mga resulta ng pag-aaral sa ScienceDirect.