Los investigadores usan modelos matemáticos para identificar los factores que determinan el éxito de la terapia adaptativa
Micrografía que muestra el adenocarcinoma acinar prostático (la forma más común de cáncer de próstata) Credit: Wikipedia
Uno de los problemas más desafiantes en la terapia del cáncer es el desarrollo de resistencia a los medicamentos y la posterior progresión de la enfermedad. En un nuevo artículo que aparece en la portada de este mes de Cancer Research, los investigadores del Moffitt Cancer Center, en colaboración con la Universidad de Oxford, informan los resultados de su estudio utilizando modelos matemáticos para mostrar que la renovación celular afecta la resistencia a los medicamentos y es un factor importante que gobierna el éxito de terapia adaptativa.
Las opciones de tratamiento del cáncer han aumentado sustancialmente en las últimas décadas; sin embargo, muchos pacientes eventualmente desarrollan resistencia a los medicamentos. Los médicos se esfuerzan por superar la resistencia tratando de atacar las células cancerosas a través de un enfoque alternativo o apuntando al mecanismo de resistencia en sí mismo, pero el éxito con estos enfoques a menudo es limitado, ya que pueden surgir mecanismos de resistencia adicionales.
Los investigadores de Moffitt’s Integrated El Departamento de Oncología Matemática y el Centro de Excelencia para la Terapia Evolutiva creen que la resistencia puede desarrollarse en parte debido a las altas dosis de medicamentos que se usan comúnmente durante el tratamiento. Por lo general, a los pacientes se les administra una dosis máxima tolerada de terapia que destruye la mayor cantidad posible de células cancerosas con la menor cantidad de efectos secundarios. Sin embargo, según las teorías evolutivas, este enfoque de dosis máxima tolerada podría conducir a la resistencia a los medicamentos debido a la existencia de células resistentes a los medicamentos incluso antes de que comience el tratamiento. Una vez que las terapias contra el cáncer eliminan las células sensibles, estas células resistentes a los medicamentos tienen rienda suelta para dividirse y multiplicarse. Los investigadores de Moffitt creen que una estrategia de tratamiento alternativa llamada terapia adaptativa puede ser un mejor enfoque para eliminar las células cancerosas y minimizar el desarrollo de resistencia a los medicamentos.
«La terapia adaptativa tiene como objetivo no erradicar el tumor, sino controlarlo. Terapia se aplica para reducir la carga tumoral a un nivel tolerable, pero posteriormente se modula o retira para mantener un grupo de células cancerosas sensibles a los medicamentos», dijo Alexander Anderson, Ph.D., presidente del Departamento de Oncología Matemática Integrada y director fundador del Centro of Excellence for Evolutionary Therapy.
Estudios de laboratorio anteriores han demostrado que la terapia adaptativa puede prolongar el tiempo de progresión del cáncer para varios tipos de tumores diferentes, incluidos los de ovario, mama y melanoma. Además, un ensayo clínico en pacientes con cáncer de próstata en Moffitt demostró que, en comparación con el tratamiento estándar, la terapia adaptativa aumentó el tiempo hasta la progresión del cáncer en aproximadamente 10 meses y redujo el uso acumulado de medicamentos en un 53 %.
A pesar de estos resultados alentadores, no está claro qué tipos de tumores responderán mejor a la terapia de adaptación en la clínica. Estudios recientes han demostrado que el éxito de la terapia adaptativa depende de diferentes factores, incluidos los niveles de restricción espacial, la aptitud de la población de células resistentes, el número inicial de células resistentes y los mecanismos de resistencia. Sin embargo, no está claro cómo influye el costo de la resistencia en la respuesta de un tumor a la terapia adaptativa.
El costo de la resistencia se refiere a la idea de que las células que se vuelven resistentes tienen una ventaja de aptitud física sobre las células no resistentes cuando el fármaco está presente, pero esto puede tener un costo, como una tasa de crecimiento más lenta. Sin embargo, la resistencia a los medicamentos no siempre está asociada con un costo y no está claro si el costo de la resistencia es necesario para el éxito de la terapia adaptativa.
El equipo de investigación de Moffitt usó modelos matemáticos para determinar cómo el costo de la la resistencia se asocia con la terapia adaptativa. Modelaron el crecimiento de las poblaciones de células sensibles y resistentes a los medicamentos en condiciones de terapia continua y de adaptación y compararon el tiempo hasta la progresión de la enfermedad en presencia y ausencia de un costo de resistencia.
Los investigadores demostraron que los tumores con una mayor densidad celular y aquellos con niveles más pequeños de resistencia preexistente obtuvieron mejores resultados en condiciones de terapia adaptativa. También demostraron que la renovación celular es un factor clave que afecta el costo de la resistencia y los resultados de la terapia adaptativa al aumentar la competencia entre las células sensibles y las resistentes. Para ello, utilizaron técnicas de plano de fase, que proporcionan una forma visual de diseccionar la dinámica de los modelos matemáticos.
«Soy una persona muy visual y encuentro que los planos de fase facilitan la obtención una intuición para un modelo. No necesita manipular ecuaciones, lo que las hace excelentes para comunicarse con colaboradores experimentales y clínicos. Nos sentimos honrados de que Cancer Research haya seleccionado nuestro collage de planos de fase para su portada y esperamos que esto ayude a hacer oncología matemática. accesible a más personas», dijo Maximilian Strobl, autor principal del estudio y candidato a doctorado en la Universidad de Oxford.
Para confirmar sus modelos, los investigadores analizaron datos de 67 pacientes con cáncer de próstata que se sometieron a un tratamiento de terapia intermitente, un predecesor de terapia adaptativa.
«Descubrimos que, aunque nuestro modelo fue construido como una herramienta conceptual, puede recapitular la dinámica del paciente individual para la mayoría de los pacientes, y que puede describir pacientes que continuamente responder, así como aquellos que eventualmente recaen», dijo Anderson.
Si bien se necesitan más estudios para comprender cómo las terapias adaptativas pueden beneficiar a los pacientes, los investigadores tienen la esperanza de que sus datos conduzcan a mejores indicadores de qué tumores responderán a la terapia adaptativa.
«Con una mejor comprensión del crecimiento del tumor, los costos de resistencia y las tasas de rotación, la terapia adaptativa se puede adaptar más cuidadosamente a los pacientes que se beneficiarán más de ella y, lo que es más importante, resaltar qué los pacientes pueden beneficiarse de los enfoques de múltiples fármacos», dijo Anderson.
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El modelo matemático predice los resultados de los pacientes con la terapia adaptativa Más información: Maximilian AR Strobl et al, Turnover Modulates the Need for a Cost of Resistance in Adaptive Therapy, Cancer Research (2020) ). DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-20-0806 Información de la revista: Cancer Research
Proporcionado por H. Lee Moffitt Cancer Center & Research Institute Cita: Investigadores usar modelos matemáticos para identificar factores que determinan el éxito de la terapia adaptativa (2021, 16 de febrero) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-02-mathematical-factors-therapy-success.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.