佛羅里達州坦帕市——放射治療是最常用的抗癌療法之一。然而，盡管放射治療具有長期和廣泛的用途，但它更傾向于一種適用于所有治療的方法，而很少考慮個體患者腫瘤的生物學特性。莫菲特癌癥中心的研究人員正試圖通過計算機建模來改善放射治療的個性化。在Neoplasia雜志上發(fā)表的一項新研究中，他們模擬了癌細胞和免疫細胞之間的相互作用以及它們對輻射的后續(xù)反應如何影響腫瘤。他們提出他們的模型可能有助于預測患者對放射治療的反應。
癌癥患者對放射治療的反應取決于他們所患的腫瘤類型以及個體遺傳因素。此外，腫瘤包含多種不同的免疫細胞、血管網(wǎng)絡和周圍組織結(jié)構(gòu)，它們極大地影響了治療反應。例如，大量抑制免疫細胞的存在允許腫瘤細胞逃避細胞死亡，而大量免疫效應細胞可以促進癌細胞死亡。許多新興療法正試圖通過增強免疫效應細胞的作用來改善放射治療;然而，鑒于輻射劑量、時間表和時間安排范圍廣泛，很難確定最佳的臨床方法。
Moffitt 研究人員決定利用數(shù)學建模的進步來提高他們對細胞對放射治療反應的理解。他們開發(fā)了一個計算機模型來研究腫瘤免疫環(huán)境與腫瘤對放療反應之間的關(guān)系，無論是否存在特定的患者因素。在他們的模型中，他們包括了細胞增殖、遷移、細胞死亡、免疫細胞運動、細胞間相互作用和輻射的細胞毒性影響等因素。
從他們的模型中，研究小組發(fā)現(xiàn)，根據(jù)存在的免疫效應細胞和抑制細胞的數(shù)量，腫瘤細胞要么逃避免疫捕食，要么被免疫系統(tǒng)消滅。他們分析了來自 31 種腫瘤類型的 10,469 名患者的樣本，并能夠估計每個腫瘤中的腫瘤、免疫效應細胞和免疫抑制細胞數(shù)量。他們將這些結(jié)果映射到他們的模型中，以揭示放射治療有可能將免疫環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)橹С帜[瘤根除的環(huán)境，而其他沒有經(jīng)歷這種轉(zhuǎn)變的腫瘤可能會重新生長。研究人員將預測這些輻射引起的轉(zhuǎn)變的因素結(jié)合到個人輻射免疫評分 (iRIS) 中。
然后，研究人員使用他們的模型分析了接受放射治療的非小細胞肺癌 (NSCLC) 患者的數(shù)據(jù)，并證明 iRIS 評分與腫瘤對放射治療的反應和患者的總體存活率相關(guān)。他們發(fā)現(xiàn)，將 iRIS 值與第二個生物標志物相結(jié)合，該生物標志物可以評估稱為放射敏感性指數(shù) (RSI) 的腫瘤放射敏感性，將患者對放射治療的反應分層，低 RSI 和低 iRIS 分數(shù)與增強的放射治愈性相關(guān)。
有了這個模型，就可以模擬個體患者對輻射的反應，并預測在有或沒有免疫靶向劑幫助的情況下實現(xiàn)腫瘤控制所需的最小輻射劑量。使用他們的模型，預計大約一半的 NSCLC 患者可以在較低的輻射劑量下獲得持久的腫瘤控制，而 40% 的患者需要更高的輻射劑量。
“基于代理的模型模擬預測，一些患者可能需要增加放射劑量或與免疫療法聯(lián)合治療，而其他患者可能需要大幅降低劑量以利用有利的免疫環(huán)境，”高級研究作者、副成員Heiko Enderling博士說所述的集成數(shù)學腫瘤科在莫菲特“這跨學科的方法是朝向內(nèi)在分子放射敏感性和輻射響應的癌細胞免疫外在環(huán)境調(diào)制單元的貢獻的概念理解的第一步。”
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