הסרטן מציב אתגרים משמעותיים בשל התפתחות העמידות והסבירות להישנות. התנגדות עשויה לנבוע משינויים גנטיים קבועים בתאי סרטן או משינויים לא גנטיים בהתנהגות תאי סרטן שנגרמו כתוצאה מהטיפול. טיפול סטנדרטי בטיפולי סרטן כרוך בדרך כלל במתן המינון המרבי הנסבל של תרופה כדי למגר תאים רגישים לתרופה ביעילות. עם זאת, גישה זו לרוב נכשלת בטווח הארוך מכיוון שתאים סרטניים עמידים לתרופות יכולים לצמוח מהר יותר כאשר כל התאים הסרטניים הרגישים לתרופות נהרגים.
גישת טיפול מבוססת אבולוציה, הנקראת טיפול אדפטיבי, מתאימה אישית את מינון הטיפול או הפסקות על סמך תגובות המטופלים האישיים. מטרת הטיפול האדפטיבי היא לשמור על מספר מספיק של תאים רגישים כדי לשלוט בצמיחת תאים עמידים. מחקרים אחרונים וניסויים קליניים הוכיחו שטיפול אדפטיבי יכול לעכב התנגדות בצורה יעילה יותר בהשוואה לסטנדרט הטיפול.
קביעת המינון והפסקות הטיפול עבור כל חולה היא מאתגרת מכיוון שסרטן הוא מערכת מורכבת מתפתחת, וכל חולה שונה. מודלים מתמטיים יכולים להיות מועילים בתכנון אסטרטגיות טיפול ספציפיות כאלה למטופל. ואכן, מספר מודלים מתמטיים פותחו כדי לחקור את ההשפעות של אסטרטגיות טיפול שונות על תוצאות המטופל. עם זאת, מודלים מתמטיים קיימים לעתים קרובות מתעלמים מההשפעה של עמידות נרכשת ושל פלסטיות של תאים סרטניים. 'התנגדות נרכשת' כוללת סוגים שונים של עמידות המתעוררים, לרוב עקב שינויים גנטיים. "פלסטיות תאים" מתייחסת ליכולת של תאים סרטניים לשנות את הפנוטיפים שלהם בתגובה לשינויים במיקרו-סביבה שלהם, כגון תנודות במינון הטיפול או הפסקת הטיפול
צוות מחקר בראשות ד"ר קים אונג'ונג במרכז המחקר למידע על מוצרים טבעיים של המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה (KIST, מנהל Oh Sangrok) הקים בסיס תיאורטי לאסטרטגיות לטיפול בסרטן בעקבות התפתחות הגידול. הם פיתחו מודל מתמטי לניבוי התפתחות הגידול, תוך התחשבות ברכישת עמידות על ידי תאים סרטניים וביכולתם לשנות התנהגות פנוטיפית (פלסטיות) במהלך הטיפול. ניתוח המודל שלהם זיהה את התנאים לקיומו של חלון מינון יעיל, טווח מינונים שיכולים לשמור על נפח הגידול בנקודת שיווי משקל, שבה נפח הגידול נשאר ללא שינוי ויציב.
עבור חלק מהגידולים עם פלסטיות, הפסקות מהטיפול עוזרות לתאי הסרטן להפוך שוב לרגישים, תוך שילוב כוחות עם תאים רגישים אחרים כדי לדכא את צמיחת תאים עמידים. צוות המחקר הציע מינון טיפול אבולוציוני, הכולל מתן טיפול במחזורים הכוללים חופשות טיפוליות, מינונים אפקטיביים מינימליים ומקסימום מינונים נסבלים. הפסקת הטיפול מאפשרת לתאי סרטן פלסטיים להחזיר את הרגישות, ולאחר מכן יישום של מינון יעיל מינימלי לשליטה בנפח הגידול. לאחר מכן, ניתנת מינון מקסימלי נסבל כדי להקטין עוד יותר את גודל הגידול. מחזור מינון זה מכיל למעשה נפח גידול ברמה ניתנת לניהול. הדמיות מספריות של האסטרטגיות המוצעות, המיושמות על חולה מלנומה, ממחישות עוד יותר את הממצאים הללו. התוצאות מראות כי מינון אבולוציוני יכול לנתב מחדש את הדינמיקה של הגידול, ולשמור על גודל הגידול מתחת לנטל נסבל.
המודל המתמטי שפותח יכול לחזות את טווח המינון היעיל של מועמדים לטיפול בסרטן לפני ניסויים קליניים. זה יכול לסייע בקביעת ההשפעות האנטי סרטניות של טיפולים חדשים ובזיהוי טווח המינון היעיל של כל תרופה. יתר על כן, המודל תורם לאסטרטגיות טיפול מותאמות אישית בסרטן על ידי התחשבות בדינמיקה האבולוציונית של הגידול הספציפי למטופל במהלך הטיפול.
במחקר הנוכחי, הדגשנו את התפקיד של הפלסטיות הפנוטיפית של תאי סרטן בהגברת יכולת השליטה של עומס הגידול עם מינוני טיפול אבולוציוניים במחזוריות."
ד"ר קים אונג'ונג, מרכז מחקר אינפורמטיקה של מוצרים טבעיים, המכון למדע וטכנולוגיה של קוריאה
היא גם הזכירה תוכניות להשתמש במודל המתמטי בתכנון ניסויים בבעלי חיים וניסויים קליניים עבור מועמדים פוטנציאליים לתרופות נוגדות סרטן שמקורן במוצר טבעי. מטרת זו היא לקבוע משטרי מינון השולטים ביעילות בנטל הגידול.
מחקר זה נתמך על ידי משרד המדע והתקשוב (השר לי ג'ונג-הו) באמצעות הפרויקטים הגדולים של KIST ותוכניות חוקרים באמצע הקריירה (2019R1A2C1090219). ממצאי המחקר פורסמו בגיליון פברואר של כתב העת הבינלאומי "Chaos, Solitons & Fractals" (IF 7.8, JCR בראש 0.9% מהתחום).
