ریاضی و پزشکی-قسمت دوم-ایمنی درمانی سرطان و کارایی داروی گلیوک

ایمنی درمانی سرطان

در ادامه مبحث قبلی از آنجایی که ایمنی درمانی (immunotherapy) سرطان هنوز مراحل ابتدایی خود را طی می کند، امکانات درمانی این روش و رفتار سلول های سرطانی هنگام تعامل با دستگاه ایمنی کاملاً درک نشده است. این وضع سبب می شود که این حوزه به خصوص زمینه ای بارور برای الگوسازی ریاضی فراهم کند. قسمت اول را بخوانید: https://farazdanesh.com/curing-cancer-with-mathematics/

ایمنی-درمانی-سرطان

یکی از مقالات آمریکایی بررسی هایش را در مورد یک شیوه درمان جدید سرطان با نام درمان با RNA کوچک مداخله کننده را توصیف میکند.این شیوه درمانی عمل مولکولی را به نام (عامل رشد تغییر شکل دهنده بتا)مهار میکند که تومورهای بزرگ برای گریز از دستگاه ایمنی از آن استفاده می کنند.

معادله های مقاله‌ی ذکر شده چهار کمیت را توصیف می کنند. تعداد (سلول های تأثیر کننده). دستگاه ایمنی (سلول هایی که با تومور مقابله می کنند). تعداد سلول های تومور. میزان انیترلوکین-۲ (پروتئینی که توانایی بدن را در مبارزه با سرطان تشدید می کند) و متغیر دیگری که مربوط به اثرات TGF _beta می شود.

درمان سرطان با siRNA در چه مرحله‌ای است؟

در حال حاضر درمان با siRNA تنها در محیط آزمایشگاهی و بر روی کشت های سلولی امتحان شده است. بنابراین شبیه سازی ریاضی می تواند راه سریعی برای تصمیم گرفتن در این مورد باشد که آیا استفاده کردن از این روش ارزش دنبال کردن را در تجربیات حیوانی واقعی دارد یا نه. درباره siRNA بیشتر بخوانید: fa.wikipedia.org/wiki/RNA_کوچک_مداخله‌گر

در این مقاله ادعا می شود که این روش نتایج امیدبخشی داشته است. دراین الگو، یک دوز روزانه از siRNA در طول یک دوره متوالی ۱۱ روزه در خنثی کردن اثرات TGF _beta موفق بود.بنابراین دستگاه ایمنی را قادر کرد تا تومور را تحت کنترل در آورد. گرچه در حذف کردن کامل تومور موفق نبود.گرچه تحقیقات امیدبخش هستند. اما همه الگوهای ریاضی مورد بحث قرار گرفته در مورد سرطان مانند آنها انتزاعی نیستند.

کارایی داروی (گلیوک) چیست؟

«پپ چاروستانی» و همکارانش در دانشگاه کالیفرنیا در لوس آنجلس به بررسی چگونگی اثر دارویی به نام «گلیوک» (gleevec) بر ضد یک نوع سرطان خون به نام لوسمی میلوئیدی مزمن پرداخته اند.داروی گلیوک، با مانع شدن از فسفریلاسیون پروتئینی به نام Bcr-Abl عمل می کند. این پروتئین برای رشد سلول های سرطانی ضروری است.

فسفریلاسیون یک فرآیند انتقال انرژی است. انرژی مورد نیاز از مولکولی به نام ATP (آدنوزین تری فسفات) که نتیجه نهایی فرآیند تنفس سلولی است به دست می آید. از آنجایی که این مدل به سرطانی خاص و دارویی خاص متمرکز است، نسبت به سایر بررسی ها مشروح تر و دارای جزئیات بیشتری است.

این تحقیق بر معادله های پایه ای «کینتیک بیو شیمیایی» (Biochemical kinetics)  متمرکزاست. یعنی بررسی اینکه مواد شیمیایی بیولوژیک با چه سرعتی با هم تعامل می کنند.داروی گلیوک به طرزی موفقیت آمیز در برخی از بیماران باعث فروکش کردن بیماری می شود. اما در مرحله نهایی لوسمی میلوئیدی مزمن که «بحران بلاستی» blast crisis نامیده می شود مؤثر نیست.

در این مرحله تکثیر سلول های سرطانی شدت می یابد. تعداد زیادی سلول های جوان و تمایز نیافته (بلاست) در خون مشاهده می شود و بیماری وارد مرحله حادش می شود. مدل ریاضی چاروستانی کاملاً با رفتار دارو در موش های آزمایشگاهی تطبیق می کند. این مدل نشان می دهد که سلول های سرطانی در مرحله «بحران بلاستی» دارو با سرعتی بیش از آن حد از خود خارج می کنند که دارو امکان تأثیر به عنوان مهارکننده ATP را داشته باشد.

نتیجه

نتیجه بدست آمده پیشنهاد کننده این راه حل است. ممکن است استفاده کردن از ماده ای شیمیایی که فرآیند پمپ کردنی را که به وسیله آن سلول های سرطانی دارو را از خود خارج می کنند مهار کند، بتواند تأثیر دارو را در این مرحله حاد بیماری افزایش دهد.

در هر حال فیزیکدانان هنوز می توانند از خود راضی باقی بمانند. هیچکدام از این مدل ها بازنمایی دقیقی از آن چه در درون و اطراف یک تومور رخ می دهد نیستند. موقعیت یک تومور بسیار پیچیده تر از این هاست. اما این مدل ها بینش سودمندی درباره تومورها را ارائه می دهند.

همانطور که «ریچارد فیمن»، فیزیکدان و برنده جایزه نوبل گفته است: «ریاضیات راهی ژرف برای توصیف کردن طبیعت است. هر تلاشی برای بیان کردن طبیعت با اصول فلسفی یا دریافت های مکانیکی ساده انگارانه شیوه ای کارآمد نیست.» اگر قرار باشد درکی درخور از سرطان به دست آید، الگوهایی ریاضی مانند این ها مطمئناً نقش برجسته ای در این مسیر خواهند داشت.