Еволюційна терапія: нова стратегія лікування раку з використанням математичного моделювання
Останній перегляд: 14.06.2024
Весь контент iLive перевіряється медичними експертами, щоб забезпечити максимально можливу точність і відповідність фактам.
У нас є строгі правила щодо вибору джерел інформації та ми посилаємося тільки на авторитетні сайти, академічні дослідницькі інститути і, по можливості, доведені медичні дослідження. Зверніть увагу, що цифри в дужках ([1], [2] і т. д.) є інтерактивними посиланнями на такі дослідження.
Якщо ви вважаєте, що який-небудь з наших матеріалів є неточним, застарілим або іншим чином сумнівним, виберіть його і натисніть Ctrl + Enter.
Рак становить значні проблеми через розвиток резистентності та ймовірність рецидиву. Резистентність може виникнути через постійні генетичні зміни в ракових клітинах або негенетичні зміни в поведінці ракових клітин, спричинені лікуванням. Стандартне лікування раку зазвичай передбачає використання максимально переносимої дози препарату для ефективного знищення чутливих до препарату клітин. Однак цей підхід часто не дає результатів у довгостроковій перспективі, оскільки стійкі до ліків ракові клітини можуть рости швидше, коли всі чутливі до ліків клітини знищені.
Еволюційний підхід до лікування, який називається адаптивною терапією, персоналізує дозування або перерви в лікуванні на основі індивідуальних реакцій пацієнта. Метою адаптивної терапії є підтримка достатньої кількості чутливих клітин для контролю росту резистентних клітин. Недавні дослідження та клінічні випробування показали, що адаптивна терапія може затримати розвиток резистентності ефективніше, ніж стандартне лікування.
Визначити дозування та інтервали лікування для кожного пацієнта складно, оскільки рак є складною системою, що розвивається, і кожен пацієнт унікальний. Математичні моделі можуть допомогти розробити такі індивідуальні стратегії лікування. Насправді було розроблено кілька математичних моделей для вивчення впливу різних стратегій лікування на результати пацієнтів. Однак існуючі математичні моделі часто ігнорують вплив набутої резистентності та пластичності ракових клітин. «Набута резистентність» охоплює різні типи резистентності, які виникають, часто через генетичні зміни. «Клітинна пластичність» означає здатність ракових клітин змінювати свій фенотип у відповідь на зміни мікрооточення, як-от коливання дозування або припинення лікування.
Дослідницька група під керівництвом доктора Юнджунга Кіма з Науково-дослідного центру інформатики природних продуктів Корейського інституту науки і технологій (KIST, директор О Сангрок) розробила теоретичну основу для стратегій лікування раку, яка враховує еволюцію пухлини. Вони розробили математичну модель для прогнозування еволюції пухлини, враховуючи набуття резистентності раковими клітинами та їх здатність змінювати фенотипову поведінку (пластичність) під час лікування. Аналіз їх моделі виявив умови для існування ефективного вікна дозування, діапазону доз, які можуть підтримувати об’єм пухлини в точці рівноваги, де об’єм пухлини залишається постійним і стабільним.
Для деяких пластичних пухлин перерви в лікуванні допомагають раковим клітинам знову реагувати, об’єднуючись з іншими чутливими клітинами, щоб придушити ріст резистентних клітин. Дослідницька група запропонувала еволюційну терапію дозуванням, яка включає лікування в циклах, що складаються з перерв у лікуванні, мінімальних ефективних доз і максимально переносимих доз. Переривання лікування дозволяє пластичним раковим клітинам відновити чутливість, після чого застосовується мінімальна ефективна доза для контролю обсягу пухлини. Потім вводять максимально переносиму дозу для подальшого зменшення розміру пухлини. Цей цикл дозування ефективно контролює об’єм пухлини на контрольованому рівні. Чисельне моделювання запропонованих стратегій, застосованих до пацієнта з меланомою, додатково ілюструє ці висновки. Результати показують, що еволюційне дозування може змінити динаміку пухлини, утримуючи розмір пухлини нижче прийнятного рівня.
Розроблена математична модель може спрогнозувати діапазон ефективних доз для лікування раку до початку клінічних випробувань. Це може допомогти визначити протипухлинні ефекти нових методів лікування та визначити діапазон ефективних доз для кожного препарату. Крім того, модель полегшує розробку персоналізованих стратегій лікування раку, враховуючи еволюційну динаміку пухлини кожного пацієнта під час лікування.
Цитата: «У поточному дослідженні ми висвітлили роль фенотипової пластичності ракових клітин у покращенні керованості пухлинного тягаря за допомогою циклічних доз еволюційних методів лікування», — сказав доктор Кім Йонгджунг з Дослідницького центру інформатики природних продуктів при Корейський інститут науки і технологій.
Вона також згадала про плани використання математичної моделі для розробки експериментальних досліджень на тваринах і клінічних випробувань потенційних протипухлинних препаратів, отриманих із натуральних продуктів, з метою встановлення режимів дозування, які ефективно контролюють тягар пухлини.
Результати дослідження опубліковано в ScienceDirect.