טיפול אבולוציוני: אסטרטגיה חדשה לטיפול בסרטן באמצעות מודלים מתמטיים

סרטן מציב אתגרים משמעותיים עקב התפתחות העמידות והסבירות להישנות. התנגדות יכולה להתרחש עקב שינויים גנטיים קבועים בתאי סרטן או שינויים לא גנטיים בהתנהגות תאי סרטן הנגרמים על ידי טיפול. טיפול סטנדרטי בסרטן כולל בדרך כלל שימוש במינון המרבי הנסבל של תרופה כדי להרוג ביעילות תאים רגישים לתרופה. עם זאת, גישה זו לרוב נכשלת בטווח הארוך מכיוון שתאים סרטניים עמידים לתרופות יכולים לצמוח מהר יותר כאשר כל התאים הרגישים לתרופות מושמדים.

גישת טיפול אבולוציונית הנקראת טיפול אדפטיבי מתאימה אישית את מינון הטיפול או הפסקות על סמך התגובות האישיות של המטופל. המטרה של טיפול אדפטיבי היא לשמור על מספר מספיק של תאים רגישים כדי לשלוט בצמיחת תאים עמידים. מחקרים אחרונים וניסויים קליניים הראו שטיפול אדפטיבי יכול לעכב את התפתחות העמידות בצורה יעילה יותר מאשר טיפול סטנדרטי.

קביעת מינון ומרווחי טיפול עבור כל חולה היא מאתגרת מכיוון שסרטן הוא מערכת מורכבת ומתפתחת וכל חולה הוא ייחודי. מודלים מתמטיים יכולים לעזור לפתח אסטרטגיות טיפול אינדיבידואליות כאלה. למעשה, פותחו מספר מודלים מתמטיים כדי לחקור את ההשפעה של אסטרטגיות טיפול שונות על תוצאות המטופל. עם זאת, מודלים מתמטיים קיימים מתעלמים לעתים קרובות מהשפעת העמידות והפלסטיות הנרכשת של תאים סרטניים. 'עמידות נרכשת' מכסה סוגים שונים של עמידות המתעוררים, לרוב עקב שינויים גנטיים. 'פלסטיות תאים' מתייחסת ליכולתם של תאים סרטניים לשנות את הפנוטיפים שלהם בתגובה לשינויים במיקרו-סביבה שלהם, כגון תנודות במינון הטיפול או הפסקת הטיפול.

צוות מחקר בראשותו של ד"ר יונג'ונג קים מהמרכז לחקר אינפורמטיקה של מוצרים טבעיים במכון המדע והטכנולוגיה של קוריאה (KIST, מנהל Oh Sangrok) פיתח מסגרת תיאורטית לאסטרטגיות לטיפול בסרטן הלוקחת בחשבון את התפתחות הגידול. הם פיתחו מודל מתמטי לניבוי התפתחות הגידול, תוך התחשבות ברכישת עמידות על ידי תאים סרטניים וביכולתם לשנות התנהגות פנוטיפית (פלסטיות) במהלך הטיפול. ניתוח המודל שלהם חשף את התנאים לקיומו של חלון מינון יעיל, טווח של מינונים שיכולים לשמור על נפח הגידול בנקודת שיווי משקל שבה נפח הגידול נשאר קבוע ויציב.

עבור גידולים מסוימים עם פלסטיות, הפסקות בטיפול עוזרות לתאי סרטן להגיב שוב על ידי חיבור עם תאים רגישים אחרים כדי לדכא את הצמיחה של תאים עמידים. צוות המחקר הציע טיפול מינון אבולוציוני, הכולל טיפול במחזורים המורכבים מהפסקות טיפול, מינונים אפקטיביים מינימליים ומקסימום מינונים נסבלים. הפסקת הטיפול מאפשרת לתאי הסרטן הפלסטיים להחזיר את התחושה, ולאחר מכן מיושם המינון היעיל המינימלי לשליטה בנפח הגידול. לאחר מכן ניתן המינון המרבי הנסבל כדי להקטין עוד יותר את גודל הגידול. מחזור מינון זה שולט ביעילות בנפח הגידול ברמה ניתנת לניהול. הדמיות מספריות של האסטרטגיות המוצעות המיושמות על חולה מלנומה ממחישות עוד יותר את הממצאים הללו. התוצאות מראות כי מינון אבולוציוני יכול לנתב מחדש את הדינמיקה של הגידול, ולשמור על גודל הגידול מתחת לרמות המקובלות.

המודל המתמטי שפותח יכול לחזות את טווח המינון היעיל של מועמדים לטיפול בסרטן לפני ניסויים קליניים. זה יכול לעזור לקבוע את ההשפעות האנטי סרטניות של טיפולים חדשים ולזהות את טווח המינון היעיל עבור כל תרופה. בנוסף, המודל מקל על פיתוח אסטרטגיות מותאמות אישית לטיפול בסרטן על ידי התחשבות בדינמיקה האבולוציונית של הגידול של כל חולה במהלך הטיפול.

ציטוט: "במחקר הנוכחי, הדגשנו את תפקידה של הפלסטיות הפנוטיפית של תאים סרטניים בשיפור יכולת השליטה של עומס הגידול באמצעות מינונים מחזוריים של טיפולים אבולוציוניים", אמר ד"ר קים יאנגג'ונג מהמרכז למחקר אינפורמטיקה של מוצרים טבעיים ב- מכון קוריאה למדע וטכנולוגיה.

היא גם הזכירה את התוכניות להשתמש במודל המתמטי כדי לתכנן מחקרים ניסויים בבעלי חיים וניסויים קליניים של תרופות פוטנציאליות נגד סרטן שמקורן במוצרים טבעיים, במטרה לקבוע משטרי מינון השולטים ביעילות על עומס הגידול.

תוצאות המחקר פורסמו ב-ScienceDirect.