מחקר פורץ דרך שהובל על ידי עוזר פרופסור למדעי המחשב רוישאן ליו חשף כיצד מוטציות גנטיות ספציפיות משפיעות על תוצאות הטיפול בסרטן שיכולות לעזור לרופאים להתאים טיפולים בצורה יעילה יותר. המחקר הגדול ביותר מסוגו, ניתח המחקר נתונים עבור יותר מ- 78,000 חולי סרטן בכל 20 סוגי סרטן. המטופלים קיבלו אימונותרפיות, כימותרפיות וטיפולים ממוקדים.
באמצעות ניתוח חישובי מתקדם, החוקרים זיהו כמעט 800 שינויים גנטיים שהשפיעו ישירות על תוצאות ההישרדות. הם גם גילו 95 גנים הקשורים באופן משמעותי להישרדות בסרטן כמו סרטן שד, שחלות, עור וסרטן במערכת העיכול.
בהתבסס על תובנות אלה, הצוות פיתח כלי למידת מכונה כדי לחזות כיצד חולים עם סרטן ריאות מתקדם עשויים להגיב לאימונותרפיה.
"תגליות אלה מדגישות כיצד פרופיל גנטי יכול למלא תפקיד מכריע בהתאמה אישית של טיפול בסרטן", אמר ליו. "על ידי הבנת האופן בו מוטציות שונות משפיעות על תגובת הטיפול, הרופאים יכולים לבחור את הטיפולים היעילים ביותר-פוטנציאליים שנמנעים מטיפולים לא יעילים ולהתמקד באלה שהסבירים ביותר יעזרו."
פורסם ב תקשורת טבעהמחקר מדגיש את התפקידים הקריטיים של גנים כמו TP53, CDKN2A ו- CDKN2B בהשפעה על תוצאות הטיפול, ומאמת אסוציאציות אלה עם נתונים בעולם האמיתי.
מחברים משותפים למחקר הם שמרה ריזו, ליסה וואנג, ניאן צ'אודארי, סופיה מאונד, ושרה מקגו וראיין קופינג מג'נטק; מריוס רנה גרמהאוזן מרוש; וג'יימס זו מאוניברסיטת סטנפורד.
מדוע מוטציות חשובות?
שינויים מוטציות גנטיות ב- DNA-יכולות משפיעות על אופן התפתחות הסרטן וכיצד חולה מגיב לטיפול. מוטציות מסוימות מתרחשות באופן אקראי, בעוד שאחרות עוברות בירושה.
בסרטן, מוטציות יכולות לקבוע אם גידול אגרסיבי יותר או כיצד הוא עשוי להגיב לטיפולים מסוימים. כיום, בדיקות גנטיות משמשות יותר ויותר בטיפול בסרטן כדי לזהות מוטציות אלה, ומאפשר לרופאים לבחור טיפולים בצורה מדויקת יותר.
לדוגמה, חולים שאובחנו כחולי סרטן ריאות תאים שאינם קטנים (NSCLC) מקבלים לעתים קרובות בדיקות גנומיות למוטציות בגנים כמו KRAs, EGFR ו- ALK כדי לקבוע אם טיפולים ממוקדים או אימונותרפיות עשויים להיות יעילים.
ממצאי המפתח מהמחקר כוללים:
• מוטציות של KRAS בסרטן ריאות מתקדם שאינו קטן בתאים היו קשורות לתגובה גרועה יותר לטיפול שכיח (מעכבי EGFR), מה שמציע כי יתכן שיהיה צורך בטיפולים אלטרנטיביים.
• מוטציות NF1 שיפרו את התגובות לאימונותרפיה והחמירו את התגובות לטיפולים ממוקדים מסוימים, והדגישו את תפקידם המורכב בטיפול.
• מוטציות מסלול PI3K, המסדירות את צמיחת התאים, היו השפעות שונות בהתאם לסוג הסרטן, עם תגובות שונות בסרטן השד, המלנומה והכליות.
• מוטציות מסלול תיקון DNA שיפרו את יעילות אימונותרפיה בסרטן הריאות על ידי הגדלת חוסר יציבות הגידול.
• מוטציות בנתיבים הקשורים לחיסון היו קשורות לשיעורי הישרדות טובים יותר עבור חולי סרטן ריאות שטופלו באימונותרפיה, מה שמרמז על כך שלא כל המוטציות מפריעות להצלחה בטיפול.
כלי חזוי רב עוצמה
בעוד שטיפולי סרטן באופן מסורתי עקבו אחר גישה מתאימה בגודל אחד, בה חולים עם אותו סוג סרטן זוכים לאותם טיפולים סטנדרטיים, המחקר מדגיש את חשיבות הרפואה המדויקת, המתאימה לטיפול על בסיס האיפור הגנטי הייחודי של המטופל.
עם זאת, אמנם קיימים כמויות אדירות של נתוני מוטציה, אך רק למספר קטן יש טיפולים מאומתים קלינית, מה שמגביל את ההשפעה הפוטנציאלית בעולם האמיתי ותועלת המטופלים. כדי לגשר על פער זה, בהתבסס על הממצאים שלהם, הצוות של ליו השתמש בלמידה במכונה כדי לנתח כיצד מוטציות מרובות מתקשרות כדי להשפיע על תוצאות הטיפול.
"המטרה שלנו הייתה למצוא דפוסים שאולי לא יהיו ברורים במבט ראשון." רוישאן ליו
הם פיתחו מודל יער הישרדות אקראי (RSF), כלי חזוי שנועד לחדד את המלצות הטיפול לחולי סרטן הריאות. על ידי שילוב נתונים רחבי היקף בעולם האמיתי עם למידת מכונה, המודל זיהה אינטראקציות חדשות לטיפול במוטציה.
"המטרה שלנו הייתה למצוא דפוסים שאולי לא יהיו ברורים במבט ראשון, ואז לתרגם את התובנות הללו לכלים בעולם האמיתי שיכולים להרחיב את הגישה לאימונותרפיה לאנשים עם סרטן", אמר לואי. "חידוש מפתח אחד טמון בשילוב כמויות אדירות של נתונים עם טכניקות למידת סטטיסטית ומכונה מתקדמות כדי לחשוף אינטראקציות לטיפול מוטציה שלא היו מוכרות בעבר."
בעוד שיש צורך במחקרים קליניים נוספים, ליו רואה במחקר זה צעד חשוב לעבר הפיכת הטיפול בסרטן ליותר מדויק ומותאם אישית.
"מחקר זה מראה את כוחו של מדעי החישוב בהפיכת נתונים קליניים וגנומיים מורכבים לתובנות ניתנות לפעולה", אמרה. "זה ממלא מאוד לתרום לכלים וידע שיכולים לשפר ישירות את הטיפול בחולים."
