研究人员利用数学模型预测患者对“免疫治疗”的反应

时间:2020-09-16 09:52:49 来自:仰和健康

研究人员创建了一个数学模型,可以确定免疫系统对肿瘤进化的影响。使用该模型获得的信息可能用于预测免疫疗法是否可能对患者的癌症有效,从而有助于指导治疗决策。

免疫细胞通过检测癌细胞表面上的分子(新抗原)识别肿瘤。新抗原是“有缺陷的”分子,是癌细胞内基因突变的结果。当免疫细胞扫描人体时,它们会将这些有缺陷的分子识别为非自身分子,从而引发针对癌症的免疫反应。

为了躲避免疫系统的追击,癌细胞通过发展“隐蔽”机制进行反击,从而可以用来躲避免疫细胞。因此,癌症可以继续在体内未被发现的情况下生长。

研究小组利用癌症基因组图谱获得的来自肠癌,胃癌和子宫内膜癌的基因组数据,开发了一种模型,该模型利用癌细胞的遗传密码作为输入,计算出免疫系统与癌细胞之间的相互作用。

通过计算肿瘤中新抗原的数量并查看它们积累的速度,该模型能够预测癌症何时可能激活其针对免疫系统的隐蔽机制。

建模以预测癌症如何演变

研究者称:“即使只有小部分照片,数学建模也可以帮助我们重新创建生物过程。它对于确定癌症的发生特别有用,因为我们通常只能看到该过程的单个快照。我们开发了该模型,以表征所有可能发生的癌症(包括已被免疫系统成功破坏的癌症)的特征,以突出显示哪些测量最能说明其未来的进化。”

该模型的预测可能对癌症患者的免疫疗法敏感性具有重要意义。免疫疗法是一组可增强患者免疫系统活性以帮助对抗癌症的药物。这类药物已被证明对某些癌症非常有效,甚至在某些情况下也可以治愈。然而,并非所有患者都如此,并非所有肿瘤都对免疫疗法产生反应。提前知道免疫疗法是否可能有效对患者管理非常有价值。

迈向了解免疫细胞与肿瘤细胞之间相互作用的一步

格雷厄姆教授说:“增强免疫系统是治疗癌症的一种非常有效的方法,但是很难理解为什么有些患者对免疫疗法有反应而另一些则没有。我们的研究是朝着理解免疫细胞和免疫细胞之间相互作用的方向迈出的一步。肿瘤细胞,我们希望这种理解可能对将来指导治疗决策有用。”

新的数学模型可以帮助研究人员对人的癌症做出预测,根据癌细胞的免疫隐身状态,告知免疫疗法是否可能成为患者的有效治疗选择。

该模型预测,在癌症隐瞒自身之后施行免疫疗法可能是最有效的,因为此时该疗法可用于重新激活免疫系统以识别并抵抗癌症。

该模型还预测,如果癌症在其发展早期未激活免疫隐蔽机制,则免疫疗法最初可能有效,但对治疗的长期反应可能并不那么成功。

索托里瓦教授说:“我们的模型通过数学帮助我们了解体内肿瘤与患者免疫系统之间发生的军备竞赛。癌症在不断适应和发展,并且经常躲避治疗效果或隐藏自身我们的研究为我们提供了宝贵的工具,可以帮助您了解和预测癌症将如何进化并与免疫系统相互作用,因此我们可以预测癌症的下一步行动,并为患者设计新的治疗策略。”

该团队开发了一个模型,仅通过查看癌症的遗传密码即可扩展对免疫系统对肿瘤作用的理解。由于遗传分析在NHS中已成为日常工作,因此了解如何使用遗传数据来选择要治疗的患者以及更好地理解为什么免疫疗法在某些患者中不如在其他患者中有效的方法非常有用。

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