การบำบัดเชิงวิวัฒนาการ: กลยุทธ์ใหม่ในการรักษามะเร็งโดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์

โรคมะเร็งเป็นปัญหาสำคัญเนื่องจากการพัฒนาของการดื้อยาและความเสี่ยงต่อการกลับมาเป็นซ้ำ การดื้อยาอาจเกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมอย่างถาวรในเซลล์มะเร็งหรือการเปลี่ยนแปลงที่ไม่ใช่ทางพันธุกรรมในพฤติกรรมของเซลล์มะเร็งที่เกิดจากการรักษา การรักษาโรคมะเร็งมาตรฐานโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการใช้ยาในปริมาณสูงสุดที่ทนได้เพื่อฆ่าเซลล์ที่ไวต่อยาอย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม แนวทางนี้มักจะใช้ไม่ได้ผลในระยะยาว เนื่องจากเซลล์มะเร็งที่ดื้อยาสามารถเติบโตได้เร็วขึ้นเมื่อเซลล์ที่ไวต่อยาทั้งหมดถูกฆ่า

แนวทางการรักษาแบบวิวัฒนาการที่เรียกว่าการบำบัดแบบปรับตัว จะปรับขนาดยาหรือการหยุดการรักษาตามการตอบสนองของผู้ป่วยแต่ละราย เป้าหมายของการบำบัดแบบปรับตัวคือการรักษาจำนวนเซลล์ที่ไวต่อยาให้เพียงพอเพื่อควบคุมการเติบโตของเซลล์ที่ดื้อยา การศึกษาและการทดลองทางคลินิกล่าสุดแสดงให้เห็นว่าการบำบัดแบบปรับตัวสามารถชะลอการพัฒนาของการดื้อยาได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าการรักษาแบบมาตรฐาน

การกำหนดขนาดยาและการหยุดการรักษาสำหรับผู้ป่วยแต่ละรายเป็นเรื่องท้าทาย เนื่องจากมะเร็งเป็นระบบที่มีความซับซ้อนและผู้ป่วยแต่ละรายก็มีลักษณะเฉพาะตัว แบบจำลองทางคณิตศาสตร์สามารถช่วยในการพัฒนากลยุทธ์การรักษาเฉพาะบุคคลดังกล่าวได้ แท้จริงแล้ว มีการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์หลายแบบเพื่อศึกษาผลกระทบของกลยุทธ์การรักษาที่แตกต่างกันต่อผลลัพธ์ของผู้ป่วย อย่างไรก็ตาม แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่มีอยู่มักจะละเลยผลกระทบของความต้านทานที่เกิดขึ้นและความยืดหยุ่นของเซลล์มะเร็ง 'ความต้านทานที่เกิดขึ้น' ครอบคลุมถึงความต้านทานประเภทต่างๆ ที่เกิดขึ้น มักเกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรม 'ความยืดหยุ่นของเซลล์' หมายถึงความสามารถของเซลล์มะเร็งในการเปลี่ยนแปลงลักษณะแสดงออกเพื่อตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมจุลภาค เช่น การเปลี่ยนแปลงขนาดยาในการรักษาหรือการหยุดการรักษา

ทีมวิจัยที่นำโดย ดร.คิม อึนจอง จากศูนย์วิจัยข้อมูลผลิตภัณฑ์ธรรมชาติแห่งสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีขั้นสูงแห่งเกาหลี (KIST) ผู้อำนวยการ โอ ซังร็อก ได้พัฒนาทฤษฎีพื้นฐานสำหรับกลยุทธ์การรักษามะเร็งที่คำนึงถึงวิวัฒนาการของเนื้องอก พวกเขาพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อทำนายวิวัฒนาการของเนื้องอกโดยพิจารณาถึงการได้มาซึ่งความต้านทานของเซลล์มะเร็งและความสามารถในการเปลี่ยนพฤติกรรมทางฟีโนไทป์ (ความยืดหยุ่น) ระหว่างการรักษา การวิเคราะห์แบบจำลองของพวกเขาเผยให้เห็นเงื่อนไขสำหรับการมีอยู่ของหน้าต่างปริมาณยาที่มีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นช่วงของปริมาณยาที่สามารถรักษาปริมาตรของเนื้องอกในจุดสมดุลที่ปริมาตรของเนื้องอกไม่เปลี่ยนแปลงและคงที่

สำหรับเนื้องอกบางชนิดที่มีความยืดหยุ่น การหยุดการรักษาจะช่วยให้เซลล์มะเร็งกลับมาไวต่อยาอีกครั้ง โดยร่วมมือกับเซลล์ที่ไวต่อยาอื่นๆ เพื่อยับยั้งการเติบโตของเซลล์ที่ดื้อยา ทีมวิจัยเสนอวิธีการให้ยาตามรูปแบบวิวัฒนาการ ซึ่งเกี่ยวข้องกับการรักษาเป็นรอบประกอบด้วยการหยุดการรักษา ขนาดยาที่มีผลน้อยที่สุด และขนาดยาสูงสุดที่ทนได้ การหยุดการรักษาช่วยให้เซลล์มะเร็งที่มีความยืดหยุ่นกลับมาไวต่อยาอีกครั้ง หลังจากนั้นจึงให้ยาขนาดที่มีผลน้อยที่สุดเพื่อควบคุมปริมาตรของเนื้องอก จากนั้นจึงให้ยาขนาดสูงสุดที่ทนได้เพื่อลดขนาดของเนื้องอกลงอีก รอบการให้ยาแบบนี้จะควบคุมปริมาตรของเนื้องอกให้อยู่ในระดับที่จัดการได้อย่างมีประสิทธิภาพ การจำลองเชิงตัวเลขของกลยุทธ์ที่เสนอซึ่งนำไปใช้กับผู้ป่วยมะเร็งผิวหนังช่วยแสดงให้เห็นผลลัพธ์เหล่านี้เพิ่มเติม ผลลัพธ์แสดงให้เห็นว่าการให้ยาตามรูปแบบวิวัฒนาการสามารถเปลี่ยนทิศทางของเนื้องอกได้ โดยรักษาขนาดของเนื้องอกให้อยู่ต่ำกว่าระดับที่ยอมรับได้

แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่พัฒนาขึ้นสามารถทำนายช่วงขนาดยาที่มีประสิทธิภาพของยาที่ใช้ในการรักษามะเร็งก่อนการทดลองทางคลินิก ช่วยกำหนดผลการต่อต้านมะเร็งของการรักษาแบบใหม่และระบุช่วงขนาดยาที่มีประสิทธิภาพสำหรับยาแต่ละชนิด นอกจากนี้ แบบจำลองยังช่วยให้พัฒนากลยุทธ์การรักษามะเร็งเฉพาะบุคคลได้ โดยคำนึงถึงพลวัตเชิงวิวัฒนาการของเนื้องอกในผู้ป่วยแต่ละรายระหว่างการรักษา

คำพูด: "ในการศึกษาปัจจุบันนี้ เราเน้นย้ำถึงบทบาทของความยืดหยุ่นของลักษณะเฉพาะของเซลล์มะเร็งในการปรับปรุงการจัดการภาระของเนื้องอกโดยใช้ปริมาณแบบเป็นรอบของการรักษาแบบวิวัฒนาการ" ดร. คิม ยุนจุง จากศูนย์วิจัยข้อมูลผลิตภัณฑ์ธรรมชาติ สถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีเกาหลี กล่าว

เธอยังกล่าวถึงแผนการใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อออกแบบการศึกษาวิจัยในสัตว์และการทดลองทางคลินิกของยาต้านมะเร็งที่มีศักยภาพที่สกัดจากผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ โดยมีเป้าหมายเพื่อกำหนดรูปแบบการให้ยาที่ควบคุมภาระของเนื้องอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ผลการศึกษาดังกล่าวได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร ScienceDirect