ملخص
على الرغم من التقدم في الطب الموجه، فإن معظم المرضى الذين يعانون من مراحل متقدمة من السرطان سيواجهون مقاومة للأدوية، وفشل العلاج، وفي النهاية، تكرار المرض. وهذه المقاومة للأدوية، التي كان يُعتقد منذ فترة طويلة أنها ناتجة عن عدم التجانس الوراثي والتطور الدارويني، أصبحت تُفهم على نحو متزايد على أنها نتيجة للتكيف التطوري غير الوراثي مع العلاج. تحدد الدراسات التجريبية الحديثة أهمية الأنماط الظاهرية المتحملة للأدوية في تحفيز مقاومة الأدوية للعلاج المضاد للسرطان. يتم تعديل هذا التكيف المظهري من خلال عدد من العوامل الفسيولوجية المعقدة، بما في ذلك الحالة الحالية لمجموعة الورم والبيئة الدقيقة، بالإضافة إلى تاريخ حياة الخلية الأم. نظرًا لأن التجارب على مستوى الأنظمة للتفاعلات المعقدة التي تؤدي إلى مقاومة العلاج أصبحت مستعصية حاليًا، فإن النماذج الرياضية تعد جزءًا لا يتجزأ من فهمنا لكيفية تشكيل ضغط الاختيار العلاجي للتطور اللاجيني للأورام الخبيثة. سيعمل البحث المقترح على تطوير نماذج رياضية لفهم المقاومة اللاجينية القابلة للعكس والتي تمت ملاحظتها تجريبياً.
العديد من النماذج الرياضية الموجودة لديناميات داخل الورم تستخدم على نطاق واسع الإطار النظري لنظرية اللعبة التطورية. هناك، يتم تصميم التطور الموجه بالمعالجة عادةً على أنه معادلة مكررة متعددة الأنواع تصف ديناميكيات النسيلة على المناظر الطبيعية الجينية الثابتة. في هذه النماذج، يتم تحديد ديناميكيات الورم بالكامل من خلال التردد النسيلي والحساسية المحددة مسبقًا للعلاج. ومع ذلك، فإن هذه الألعاب التطورية غير متوافقة مع التكيف المظهري المستمر للعلاج الذي يتم ملاحظته بشكل متزايد في التجارب. وبالتالي، فإن البحث المقترح سيطور إطارًا رياضيًا لوصف هذا التكيف المستمر وتقنيات لمعايرة النماذج الرياضية الناتجة مع البيانات المناسبة.
المجالات المحتملة لمزيد من البحث هي:
1) في مجموعة من خلايا سرطان الرئة ذات الخلايا غير الصغيرة المتطابقة وراثيًا، يتوسع النمط الظاهري القابل للعكس والمقاوم للأدوية أثناء العلاجات المستهدفة المضادة للسرطان ويحفز انتعاش الورم أثناء العلاج. يعتبر النموذج الرياضي الحالي هذا التكيف التطوري باستخدام نماذج ظاهرية تفرض حالات "حساسة" و"مقاومة" منفصلة. هنا، يمكننا النظر في الحالة الأكثر واقعية من الناحية البيولوجية للتكيف الظاهري المستمر أو العشوائي وتوسيع هذا النموذج لفهم التعاون أثناء التجارب المختبرية.
2) ما يقرب من 50% من حالات سرطان الجلد تحتوي على طفرة منشطة في مسار بروتين كيناز المنشط للميتوجين (MAPK) الذي يحفز نمو الورم. وتمثل المثبطات التي تستهدف هذا المسار طفرة في علاج سرطان الجلد، حيث أظهر أكثر من 65% من المرضى فائدة سريرية أثناء العلاج المستمر. ومع ذلك، فإن مقاومة العلاج تتطور حتما وتؤدي إلى تطور المرض. تشير الأدلة التجريبية الحديثة إلى أن تضمين فترة عدم العلاج - ما يسمى بإجازات الدواء - يمكن أن يؤخر ظهور مقاومة العلاج. هنا، يمكننا تطوير نماذج رياضية لفهم الديناميكيات التطورية التي تؤدي إلى تطور مقاومة مثبطات MAPK.
3) تنتج مقاومة الأدوية من التغيرات على المستوى الخلوي. ومع ذلك، فإن نتائج هذه المقاومة، وهي فشل العلاج ونمو الورم، يتم ملاحظتها فقط على نطاق أوسع بكثير. يتطلب سد النتائج التجريبية في المختبر مع قياسات النطاق السريري فهمًا عميقًا للآليات البيولوجية والنماذج متعددة النطاق. هنا، يمكننا دراسة تقنيات النمذجة لسد الفجوة بين الطبيعة المتأصلة متعددة النطاق لمقاومة العلاج وتوليد مجموعات سكانية افتراضية ذات صلة سريريًا.
