การบำบัดเชิงวิวัฒนาการ: กลยุทธ์การรักษามะเร็งแบบใหม่โดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์

มะเร็งถือเป็นความท้าทายที่สำคัญอันเนื่องมาจากความต้านทานที่เพิ่มขึ้นและความเป็นไปได้ที่จะกำเริบอีก การดื้อยาสามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมอย่างถาวรในเซลล์มะเร็ง หรือการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของเซลล์มะเร็งที่ไม่ใช่พันธุกรรมที่เกิดจากการรักษา การรักษามะเร็งแบบมาตรฐานมักจะเกี่ยวข้องกับการใช้ยาในขนาดสูงสุดที่ยอมรับได้เพื่อฆ่าเซลล์ที่ไวต่อยาอย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้มักจะล้มเหลวในระยะยาว เนื่องจากเซลล์มะเร็งที่ดื้อยาสามารถเติบโตได้เร็วขึ้นเมื่อเซลล์ที่ไวต่อยาทั้งหมดถูกทำลาย

วิธีการรักษาเชิงวิวัฒนาการที่เรียกว่าการบำบัดแบบปรับตัวจะปรับขนาดยาหรือการหยุดพักตามความเหมาะสมตามการตอบสนองของผู้ป่วยแต่ละราย เป้าหมายของการบำบัดแบบปรับตัวคือการรักษาจำนวนเซลล์ที่ไวต่อความรู้สึกให้เพียงพอเพื่อควบคุมการเติบโตของเซลล์ต้านทาน การศึกษาล่าสุดและการทดลองทางคลินิกแสดงให้เห็นว่าการบำบัดแบบปรับตัวสามารถชะลอการเกิดความต้านทานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าการรักษามาตรฐาน

การกำหนดขนาดยาและช่วงการรักษาสำหรับผู้ป่วยแต่ละรายเป็นเรื่องที่ท้าทาย เนื่องจากมะเร็งเป็นระบบที่ซับซ้อนและมีการพัฒนา และผู้ป่วยแต่ละรายมีเอกลักษณ์เฉพาะตัว แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สามารถช่วยพัฒนากลยุทธ์การรักษาเฉพาะบุคคลได้ อันที่จริง มีการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์หลายแบบเพื่อศึกษาผลกระทบของกลยุทธ์การรักษาที่แตกต่างกันต่อผลลัพธ์ของผู้ป่วย อย่างไรก็ตาม แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่มีอยู่มักจะเพิกเฉยต่ออิทธิพลของการต้านทานที่ได้รับและความเป็นพลาสติกของเซลล์มะเร็ง 'การดื้อยาที่ได้มา' ครอบคลุมถึงการดื้อยาประเภทต่างๆ ที่เกิดขึ้น มักเกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม "ความเป็นพลาสติกของเซลล์" หมายถึงความสามารถของเซลล์มะเร็งในการเปลี่ยนแปลงฟีโนไทป์ของตนเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมระดับจุลภาค เช่น ความผันผวนของขนาดยาในการรักษา หรือการหยุดการรักษา

ทีมวิจัยที่นำโดยดร. ยุนจอง คิม จากศูนย์วิจัยสารสนเทศผลิตภัณฑ์ธรรมชาติที่สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งเกาหลี (KIST ผู้อำนวยการ Oh Sangrok) ได้พัฒนากรอบการทำงานทางทฤษฎีสำหรับกลยุทธ์การรักษาโรคมะเร็งที่คำนึงถึงวิวัฒนาการของเนื้องอก พวกเขาพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อทำนายวิวัฒนาการของเนื้องอก โดยคำนึงถึงการได้รับความต้านทานจากเซลล์มะเร็ง และความสามารถในการเปลี่ยนพฤติกรรมทางฟีโนไทป์ (ความเป็นพลาสติก) ในระหว่างการรักษา การวิเคราะห์แบบจำลองเผยให้เห็นเงื่อนไขของการมีอยู่ของช่วงการให้ยาที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นช่วงขนาดยาที่สามารถรักษาปริมาตรของเนื้องอกไว้ที่จุดสมดุล โดยที่ปริมาตรของเนื้องอกจะคงที่และคงที่

สำหรับเนื้องอกบางชนิดที่มีความเป็นพลาสติก การแตกหักในการรักษาจะช่วยให้เซลล์มะเร็งกลับมาตอบสนองได้อีกครั้งโดยร่วมมือกับเซลล์ที่ละเอียดอ่อนอื่นๆ เพื่อยับยั้งการเติบโตของเซลล์ต้านทาน ทีมวิจัยเสนอการบำบัดแบบให้ยาแบบวิวัฒนาการ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการรักษาเป็นรอบซึ่งประกอบด้วยการพักการรักษา ขนาดยาที่มีประสิทธิภาพขั้นต่ำ และขนาดยาสูงสุดที่ยอมรับได้ การหยุดชะงักของการรักษาช่วยให้เซลล์มะเร็งพลาสติกฟื้นความรู้สึก หลังจากนั้นจึงใช้ยาที่มีประสิทธิภาพขั้นต่ำเพื่อควบคุมปริมาตรของเนื้องอก จากนั้นให้ใช้ยาขนาดสูงสุดที่ยอมรับได้เพื่อลดขนาดเนื้องอกต่อไป วงจรการให้ยานี้ควบคุมปริมาตรของเนื้องอกได้อย่างมีประสิทธิภาพในระดับที่สามารถจัดการได้ การจำลองเชิงตัวเลขของกลยุทธ์ที่นำเสนอซึ่งนำไปใช้กับผู้ป่วยมะเร็งผิวหนังยังแสดงให้เห็นถึงการค้นพบเหล่านี้เพิ่มเติม ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการให้ยาเชิงวิวัฒนาการสามารถเปลี่ยนเส้นทางการเปลี่ยนแปลงของเนื้องอก ทำให้ขนาดของเนื้องอกต่ำกว่าระดับที่ยอมรับได้

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่พัฒนาขึ้นสามารถทำนายช่วงขนาดยาที่มีประสิทธิผลของผู้เข้ารับการรักษามะเร็งก่อนการทดลองทางคลินิก สามารถช่วยระบุผลต้านมะเร็งของการรักษาใหม่ๆ และระบุช่วงขนาดยาที่มีประสิทธิภาพสำหรับยาแต่ละชนิด นอกจากนี้ แบบจำลองดังกล่าวยังอำนวยความสะดวกในการพัฒนากลยุทธ์การรักษามะเร็งเฉพาะบุคคล โดยคำนึงถึงพลวัตเชิงวิวัฒนาการของเนื้องอกของผู้ป่วยแต่ละรายในระหว่างการรักษา

ข้อความอ้างอิง: "ในการศึกษาในปัจจุบัน เราได้เน้นย้ำถึงบทบาทของฟีโนไทป์พลาสติกของเซลล์มะเร็งในการปรับปรุงความสามารถในการควบคุมภาระของเนื้องอกผ่านการรักษาเชิงวิวัฒนาการในปริมาณที่เป็นรอบ" ดร. Kim Youngjung จากศูนย์วิจัยสารสนเทศผลิตภัณฑ์ธรรมชาติที่ สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเกาหลี

เธอยังกล่าวถึงแผนการใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อออกแบบการศึกษาในสัตว์ทดลองและการทดลองทางคลินิกเกี่ยวกับยาต้านมะเร็งที่อาจเกิดขึ้นจากผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ โดยมีเป้าหมายเพื่อสร้างรูปแบบการให้ยาที่ควบคุมภาระของเนื้องอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ผลการศึกษาได้รับการตีพิมพ์ใน ScienceDirect