Vėžys kelia didelių iššūkių dėl atsparumo išsivystymo ir atkryčio tikimybės. Atsparumas gali atsirasti dėl nuolatinių genetinių vėžio ląstelių pokyčių arba dėl gydymo sukeltų negenetinių vėžio ląstelių elgesio pokyčių. Vėžio gydymo standartinė priežiūra paprastai apima didžiausios toleruojamos vaisto dozės skyrimą, siekiant veiksmingai išnaikinti vaistams jautrias ląsteles. Tačiau šis metodas ilgainiui dažnai žlunga, nes vaistams atsparios vėžio ląstelės gali augti greičiau, kai sunaikinamos visos vaistams jautrios vėžio ląstelės.
Evoliucija pagrįstas gydymo metodas, vadinamas adaptyviąja terapija, individualizuoja gydymo dozę arba pertraukas pagal individualų paciento atsaką. Adaptyviosios terapijos tikslas – išlaikyti pakankamą jautrių ląstelių skaičių, kad būtų galima kontroliuoti atsparių ląstelių augimą. Naujausi tyrimai ir klinikiniai tyrimai parodė, kad adaptyvi terapija gali veiksmingiau atitolinti atsparumą, palyginti su standartine priežiūra.
Nustatyti dozę ir gydymo pertraukas kiekvienam pacientui yra sudėtinga, nes vėžys yra sudėtinga besivystanti sistema ir kiekvienas pacientas yra skirtingas. Matematiniai modeliai gali būti naudingi kuriant tokias pacientui būdingas gydymo strategijas. Iš tiesų, buvo sukurti keli matematiniai modeliai, siekiant ištirti įvairių gydymo strategijų poveikį pacientų rezultatams.
Tačiau esami matematiniai modeliai dažnai nepaiso įgyto atsparumo ir vėžio ląstelių plastiškumo poveikio. „Įgytas atsparumas“ apima įvairius atsparumo tipus, kurie atsiranda dažnai dėl genetinių pokyčių. „Ląstelių plastiškumas“ reiškia vėžio ląstelių gebėjimą keisti savo fenotipus, reaguojant į jų mikroaplinkos pokyčius, tokius kaip gydymo dozės svyravimai arba gydymo nutraukimas.
Korėjos mokslo ir technologijos instituto (KIST) Gamtinių produktų informatikos tyrimų centro mokslininkų grupė, vadovaujama daktaro Kimo Eunjungo, sukūrė teorinį vėžio gydymo strategijų pagrindą po naviko evoliucijos. Darbas publikuojamas žurnale Chaosas, solitonai ir fraktalai.
Jie sukūrė matematinį modelį, skirtą prognozuoti naviko evoliuciją, atsižvelgdami į vėžio ląstelių atsparumą ir jų gebėjimą pakeisti fenotipinį elgesį (plastiškumą) gydymo metu. Jų modelio analizė nustatė veiksmingos dozės lango egzistavimo sąlygas, dozių diapazoną, galintį išlaikyti naviko tūrį pusiausvyros taške, kai naviko tūris išlieka nepakitęs ir stabilus.
Kai kurių plastiškų navikų gydymo pertraukos padeda vėžio ląstelėms vėl tapti jautriomis, sujungiant jėgas su kitomis jautriomis ląstelėmis, kad slopintų atsparių ląstelių augimą. Mokslininkų grupė pasiūlė evoliucinės terapijos dozavimą, kuris apima gydymo ciklus, apimančius gydymo atostogas, minimalias veiksmingas dozes ir didžiausias toleruojamas dozes.
Gydymo sustabdymas leidžia plastikinėms vėžio ląstelėms atgauti jautrumą, o vėliau taikoma mažiausia veiksminga dozė naviko tūriui kontroliuoti. Vėliau, siekiant dar labiau sumažinti naviko dydį, skiriama didžiausia toleruojama dozė. Šis dozavimo ciklas veiksmingai apima valdomo lygio naviko tūrį.
Skaitmeninis siūlomų strategijų modeliavimas, taikomas melanomos pacientui, dar labiau iliustruoja šiuos rezultatus. Rezultatai rodo, kad evoliucinis dozavimas gali nukreipti naviko dinamiką ir išlaikyti auglio dydį žemiau toleruotinos naštos.
Sukurtas matematinis modelis gali numatyti veiksmingą vėžio gydymo vaistų kandidatų dozių diapazoną prieš klinikinius tyrimus. Jis gali padėti nustatyti naujų gydymo būdų priešvėžinį poveikį ir nustatyti veiksmingą kiekvieno vaisto dozių diapazoną. Be to, modelis prisideda prie individualizuotų vėžio gydymo strategijų, atsižvelgiant į paciento specifinę naviko evoliucijos dinamiką gydymo metu.
Dr. Kim Eunjung teigė: „Dabartiniame tyrime mes pabrėžėme vėžio ląstelių fenotipinio plastiškumo vaidmenį didinant naviko naštos valdymą taikant evoliucinio gydymo ciklo dozes.”
Ji taip pat paminėjo planus panaudoti matematinį modelį kuriant eksperimentus su gyvūnais ir klinikinius tyrimus, skirtus potencialiems natūralaus produkto kilmės priešvėžiniams vaistams. Taip siekiama nustatyti dozavimo režimus, kurie veiksmingai kontroliuoja naviko naštą.