Skip to main content

Personalized Cancer Therapy by Model-based Optimal Robust Control Algorithm

Article Category

Article available in the folowing languages:

Bardziej spersonalizowane podejście do poskromienia raka

Nowy model matematyczny guza jest znaczącą zmianą w leczeniu nowotworów, wyprzedzającą model referencyjny o 20 lat.

Zdrowie

Czy to możliwe, by rozwiązanie problemu leczenia raka kryło się w matematyce? Odpowiedzi na to pytanie mają dostarczyć badania prowadzone w ramach finansowanego ze środków UE projektu Tamed Cancer. W projekcie wykorzystano modelowanie matematyczne w celu opracowania spersonalizowanych terapii antyrakowych. „Matematyka umożliwia nam obliczenie optymalnych dawek leków, co z kolei pozwoli opracować terapię i leczenie dostosowane do potrzeb konkretnego pacjenta”, mówi Levente Kovács, profesor na Uniwersytecie Óbuda będącym głównym partnerem projektu. „Nasza praca to zupełnie nowe podejście do leczenia guzów. Ma ono doprowadzić do całkowitego poskromienia tej choroby”.

Lepsze rokowania dla jakości i długości życia

Aby zoptymalizować terapie, potrzebujemy wiarygodnego modelu wzrostu nowotworu, który będzie stanowić podstawę do dalszej pracy. Dlatego pierwszym krokiem w pracach nad projektem wspieranym przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych było wykorzystanie różnych modeli matematycznych do opracowania modelu wzrostu nowotworu, który pozwalałby stwierdzać, jak konkretne leki wpływają na rozrost guza. „Opracowaliśmy ten model, przekształcając naszą wiedzę na temat wzrostu nowotworów w równania matematyczne”, wyjaśnia Kovács. Po sprawdzeniu poprawności równań w szeregu prowadzonych na myszach eksperymentów uczeni przystąpili do opracowywania zoptymalizowanych metod leczenia i terapii. Pierwotnie plan zakładał wykorzystanie terapii antyangiogennej, podejścia, które zakłada ograniczenie rozrostu nowotworu poprzez uniemożliwienie mu wytworzenia własnych naczyń krwionośnych. Jednak wczesne badania wykazały, że inhibitor angiogenny ograniczał jedynie tempo wzrostu, nie wpływając jednocześnie na objętość tkanki nowotworowej. W związku z tym naukowcy zdecydowali się zastosować chemioterapeutyk, który zmniejsza objętość guza. Następnie przeprowadzili ocenę tej koncepcji w serii bezpiecznych doświadczeń prowadzonych na zwierzętach. „Leczenie myszy niewielkimi dawkami celowanej chemioterapii pozwoliło nam uzyskać znacznie lepsze efekty niż te, które otrzymuje się, postępując zgodnie z ogólnym protokołem stosowanym obecnie w medycynie”, zauważa Kovács. „Innymi słowy stosowanie spersonalizowanego, modelowego podejścia w leczeniu raka zaowocowało wyraźną poprawą jakości i długości życia w przypadku myszy”.

Znacząca zmiana w zakresie leczenia raka

Kovács utrzymuje, że zastosowany w projekcie matematyczny model guza stanowi znaczącą zmianę w zakresie leczenia raka – aktualizuje obecny model stosowany już od ponad dwóch dekad. Obecnie w ramach projektu są prowadzone działania mające doprowadzić do rozszerzenia zastosowanego modelu matematycznego oraz algorytmów stosowania leków także na przypadki ludzkie. Kovács podsumowuje: „Chcemy opracować algorytm umożliwiający generowanie spersonalizowanego, optymalnego dozowania leku i dowieść jego skuteczności w praktyce. Wierzymy, że taki spersonalizowany protokół będzie mógł być stosowany z powodzeniem w leczeniu nowotworów przy zastosowaniu niższych dawek, co pozwoli ograniczyć skutki uboczne terapii, zmniejszyć jej koszt i poprawić rokowania”. Zespół projektu ma nadzieję uzyskać w najbliższej przyszłości grant pozwalający potwierdzić słuszność tej koncepcji, co umożliwi dalsze prowadzenie badań nad stosowalnością modelu w przypadkach ludzkich. W ramach projektu sfinansowano także działanie Komitetu Technicznego ds. Systemów Cybermedycznych, który wchodzi w skład organizacji IEEE, jednego z największych na świecie stowarzyszeń inżynierskich. Komitet zorganizował już kilka sesji specjalnych oraz opublikował ponad 100 artykułów naukowych związanych z pracami nad projektem.

Słowa kluczowe

Tamed Cancer, rak, leczenie raka, matematyka, modelowanie matematyczne, guz, chemioterapia

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania