El uso de modelos matemáticos y principios evolutivos importantes en las decisiones de tratamiento
Los investigadores de Moffitt muestran una dosis máxima continua y los enfoques de tratamiento adaptativo son estrategias efectivas para diferentes tumores
Los pacientes con cáncer generalmente se tratan con la dosis máxima que pueden tolerar y que no causa demasiados efectos secundarios tóxicos. Sin embargo, muchos pacientes se vuelven resistentes a estos tratamientos y desarrollan recidiva del cáncer. Los investigadores de Moffitt Cancer Center están usando modelos matemáticos basados en principios evolutivos para mostrar que los tratamientos farmacológicos adaptativos basados en respuestas tumorales al tratamiento previo son más efectivos que los enfoques de dosis toleradas máximas para ciertas situaciones tumorales. Su nuevo estudio sobre este enfoque fue publicado en línea antes de imprimir en Cancer Research.
Los tratamientos estándar contra el cáncer y la mayoría de los ensayos clínicos se basan en la idea de que los médicos deben tratar a los pacientes con la dosis más alta posible de un medicamento para matar la mayoría de las células cancerosas en el menor tiempo posible. Pero a menudo, las células tumorales logran encontrar formas de prosperar activando los mecanismos de supervivencia.
"Una falla evolutiva en esta estrategia de dosis máxima tolerada es la suposición de que las poblaciones resistentes no están presentes antes de la terapia. Ahora está claro que las células cancerosas pueden ser insensibles incluso al tratamiento que nunca antes habían visto", explicó el autor del estudio Jill Gallaher , Ph.D., un científico de investigación aplicada en el Departamento de Oncología Matemática Integrada en Moffitt.
Según el equipo de Moffitt, esto puede explicarse a través del principio evolutivo de la liberación competitiva. Un ejemplo de esto se puede encontrar en el uso de pesticidas químicos para jardines y cultivos. Cuando se usa la dosis más alta de pesticida, la población de insectos sufre una alta presión de selección y se mata a los insectos que son sensibles al insecticida. Sin embargo, algunos insectos pueden sobrevivir debido a la resistencia existente, y con la desaparición de sus competidores, estos insectos pueden multiplicarse y generar una población resistente. Ha quedado claro que las células tumorales resistentes existentes pueden responder de la misma manera después del tratamiento.
Un enfoque alternativo al uso de una dosis máxima tolerada para el tratamiento del cáncer es usar un enfoque adaptativo basado en la respuesta del tumor a la administración previa del medicamento. Los investigadores de Moffitt querían determinar qué escenario de tratamiento, ya sea un enfoque tolerado máximo continuo o un enfoque adaptativo, era el más adecuado para tumores particulares. Realizaron su análisis mediante el uso de modelos matemáticos basados en principios evolutivos y experimentos de cultivo celular. Simularon estrategias de dosis máxima contra estrategias adaptativas utilizando diferentes combinaciones de poblaciones de células sensibles y resistentes, y también tomaron en consideración la capacidad de las células para migrar y diferentes patrones de herencia de proliferación.
Los investigadores descubrieron que, en general, no existe un enfoque de tratamiento único que funcione mejor para todos los tumores, y que la capacidad de un tumor para responder a un tratamiento particular depende de la composición del tumor. Por ejemplo, mostraron que los tumores que están formados por células que son similares entre sí y sensibles a los tratamientos farmacológicos tienden a responder mejor a un enfoque continuo de dosis máxima. En un entorno clínico, este enfoque puede funcionar mejor para tumores como el cáncer testicular y ciertos linfomas que tienden a ser más homogéneos. Sin embargo, los tumores que se componen de una mezcla de células sensibles y resistentes tienden a responder mejor a un enfoque de tratamiento adaptativo. Los ejemplos clínicos de estos tipos de tumores incluyen melanoma, pulmón y cáncer de mama.
Los investigadores también analizaron diferentes enfoques de tratamiento adaptativo. Compararon una estrategia adaptativa típica con una estrategia de vacaciones de tratamiento durante la cual no se administra ningún tratamiento entre altas dosis de medicamentos. Informaron que las altas fluctuaciones de las vacaciones de tratamiento funcionan bien para controlar el crecimiento tumoral si el tumor es altamente invasivo o genéticamente cambiante.
Los investigadores esperan que su trabajo pueda convencer a otros de que los pacientes pueden responder mejor a los tratamientos del cáncer al usar los medicamentos existentes de una manera más inteligente.
"Nuestro trabajo ilustra claramente la importancia de utilizar la respuesta al tratamiento como un impulsor clave de las decisiones de tratamiento, en lugar de estrategias fijas. Creemos firmemente que el futuro de la medicina de precisión debe enfocarse no solo en el desarrollo de nuevos fármacos sino también en el desarrollo más inteligente uso de medicamentos preexistentes ", dijo Alexander RA Anderson, Ph.D., presidente del Departamento de Oncología Matemática Integrada en Moffitt.
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