数学模型预测病人的结果自适应治疗

前列腺癌是美国男性最常见的恶性肿瘤。这也是第二个癌症相关死亡的最常见原因。尽管提高前列腺癌的治疗方法,但许多晚期疾病患者最终发展成耐药。研究人员在莫菲特进化的卓越中心的治疗癌症中心相信基于进化原理自适应治疗可能是一种有效的方法来预防前列腺癌治疗的耐药性和延长病人生存的发展。

在今天发表的一篇文章自然通讯,研究小组提供了一个近距离观察模型和数据显示,个别病人改变前列腺特异性抗原(PSA)生物标志物早期治疗可以预测结果后治疗周期的自适应治疗。这些模型可能最终被用来设计根据改变病人具体的治疗肿瘤的生长和生物标志物模式。

患者前列腺癌癌症通常接受放疗或手术后跟雄激素剥夺疗法(ADT)在最高耐受剂量杀死尽可能多的癌细胞。尽管这种方法最初的反应往往有效,最终病人发展耐药性和他们的肿瘤复发。

“连续治疗,通过最大限度地选择耐药表型和消除其他种群竞争,可能会加速出现耐药populations-a研究进化的现象称为竞争释放,”研究作者海科恩德勒说,莫菲特博士,准会员的集成数学肿瘤学。

恩德勒和他的团队,与来自杜克大学的科学家合作,北卡罗莱纳大学和亚利桑那州立大学,相信,而不是使用一个连续的最大耐受剂量,更好的方法是使用自适应与间歇给药治疗。这种治疗策略是根据患者个体的生物标志物水平的变化模式;治疗可能增加或减少甚至暂时停止根据特定的标记和肿瘤的动力学。

“充分利用间歇前列腺癌治疗的潜在需要识别ADT耐药机制,预测个体的反应和确定潜在的高度不同,临床上可操作的触发暂停和恢复intermittent-ADT周期,”研究报告的主要作者说蕾妮·布雷迪,博士,博士后研究员的集成数学在莫菲特肿瘤学。她说这个看似艰巨的挑战可以克服数学建模的进步。

以前的数学模型是基于各种不同的耐药机制,包括众多的变量;然而,他们并不能完全预测病人间歇ADT的反应和结果。莫菲特团队建立其模型在不同的理论;他们推测,前列腺癌干细胞有助于肿瘤患者和治疗失败之间的区别。他们设计了一个模型,模拟和预测的动力学在间歇ADT三个因素:前列腺癌细胞分化癌症细胞和生物标志物PSA。研究人员验证他们的模型表明,干细胞是高度与间歇ADT电阻有关。耐药的病人更有可能与较高的干细胞自我更新,随后导致更高水平的前列腺癌干细胞和生物标志物PSA水平的变化在每个治疗周期。

研究人员将他们的模型与临床资料相结合的研究intermittent-ADT疗法和证明它预测病人的发展阻力准确率达到了89%。此外,他们通过使用此证明模型,他们可以预测哪些患者会从治疗中受益。

这些结果证明使用数学模型的可行性指导适应治疗临床试验并提供更个性化的治疗方案,改善病人的结果。“这从早期治疗周期和学习能力预测随后的反应增加了一个重要程度的个性化和灵活性癌症治疗协议,”恩德勒说。