數學家也來治癌症 用癌細胞「博弈論」實現最低副作用化療

2020-12-16 騰訊網

治病只是醫生的事嗎?不一定。

近日，康奈爾大學的數學家們開始插手癌症治療。他們想利用癌細胞不僅傷害身體，也相互競爭這一點，通過博弈論來尋求癌症最佳的應對方法，在降低成本的同時，也避免傳統治療方法對人體造成的傷害。

他們的論文Optimizing Adaptive Cancer Therapy: Dynamic Programming and Evolutionary Game Theory(優化自適應癌症治療：動態規劃與進化博弈論)發表在了4月22日的《英國皇家學會學報B：生物科學》上。

該論文的資深作者、文理學院數學教授Alex Vladimirsky說：「有很多博弈論方法可以用來模擬人類、生物系統和經濟實體和互動方式，還可以模擬不同類型癌細胞之間的相互作用。它們在腫瘤內競爭性地增殖。如果確切知道他們是如何競爭的，你就可以試著利用這一點更好地與癌症作鬥爭。」

Vladimirsky、論文一作Mark Gluzman與克利夫蘭診所腫瘤學家Jacob Scott合著本文。他們用進化博弈論來模擬肺癌細胞3個亞群之間的相互作用，這三個亞群是由它們與氧的關係來區分的，分別是糖原細胞(GLY)、血管過表達細胞(VOP)和缺陷細胞(DEF)。

在這個模型中，GLY細胞是厭氧的(不需要氧氣)，而VOP和DEF細胞都消耗氧氣，VOP細胞還會額外消耗能量，產生一種改善血管系統的蛋白質，為細胞帶來更多的氧氣。

Vladimirsky把3種細胞的競爭比作「石頭剪刀布」的遊戲。如果在一場遊戲中，有一百萬人參加，大多數參與者一開始選擇「石頭」，接下來就會有越來越多玩家傾向於出「布」，隨後又會有越來越多的人出「剪刀」，然後又變成「石頭」，如此循環。

他表示：「所以存在3個群體和3種競爭策略，發生著周期性的波動。如果沒有藥物治療，3種癌細胞可能會遵循類似的振蕩軌跡。而藥物可以被視為暫時改變遊戲規則。」

他說：「接下來自然產生一個問題：應該在何時以及如何變化招式，以最低的成本實現我們的目標——無論是恢復的時間，還是給患者服用的藥物總量。」

在目前的臨床實踐中，醫生通常以癌症患者身體能夠安全耐受的最高劑量為其實施化療，這往往導致嚴重的副作用。此外，長期治療下，這種方法往往會導致存活的癌細胞產生耐藥性，使進一步的治療變得更加困難。該小組的論文顯示，一個適時的「適應性」應用程式可能會讓患者恢復所需的藥物大大減少。

「我們的主要貢獻是計算出了這種自適應藥物治療的時機。基本上說，我們是開發了一份指南，根據不同癌症細胞亞型的實時比例顯示何時給藥，」Vladimirsky表示。

但弗拉基米爾斯基警告說，正如數學建模中經常出現的情況，現實比理論更混亂。生物相互作用是複雜的，而且常常是隨機的，並且還可能因患者而異。

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

參考資料：

[1]https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-04/cu-gts042320.php

[2]https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspb.2019.2454

相關焦點

  • 「醫生,我不要做化療了!」癌症患者為何都不願做化療
    而即便是可以進行手術，在術後體內仍然可能會潛藏著微小的癌細胞，所以患者在術後仍需要其他治療來降低癌腫復發的可能，臨床最常用到的治療方式就是：化療！ 不過，有很多癌症患者在聽到化療時，都會心生恐懼，認為化療是一種非常痛苦、遭罪的事情，只會讓病情發展得更快！
  • 得了癌症,究竟要不要化療?4種情況做化療,無異於「自殺」
    研究稱：「化療會讓癌症擴散」？專家：要辯證看待 首先我們來看一下化療是什麼？它是通過化學藥物殺滅癌細胞，以達到治療目的。 此前，美國耶希瓦大學愛因斯坦醫學院研究團隊，針對化療藥物對乳腺癌患者的影響展開了研究，結果發現，研究對象中有20名患者的癌細胞擴散到了其他部位。 最後研究人員得出結論：「化療雖在短期內使腫瘤縮小，卻可能導致癌細胞在體內擴散」。
  • 放療和化療的區別是什麼?都有哪些副作用
    最常見的就是癌症患者進行不適當地或過度地放、化療，這是導致臟器衰竭的最常見外因。放、化療是雙刃劍，殺滅癌細胞的同時，不可避免地也要對機體造成損傷，嚴重阻礙了癌症患者的治療進度。如何能夠幫助順利完成放、化療的治療過程，是很多患者及醫學家們努力尋找的問題方向。......
  • 得了癌症之後,化療只會讓病人走得更快?不化療到底好不好?
    化療是一種全身性的治療手段，通過一些藥物將體內的不好的細胞清理掉，尤其是癌細胞，而令人們感到擔心的就是在化療的過程中，只會讓癌細胞的擴散變得越來越快，讓病人越走越快。這就是生活中比較常見的，得了癌症之後不治療或許還能多活幾天，經過了治療反而病情會發展得更快，讓人們走得更快。
  • 同藥不同效,為何日本化療副作用小?下山來醫生揭秘
    癌症其實就是惡性腫瘤，當體內正常細胞發生惡化後，它會不斷地分裂，不受身體控制，最後就形成了癌症。所有人聽到癌症都會毛骨悚然，癌細胞不僅在原發部位生長，而且還會迅速侵犯、破壞其他組織和器官。癌症的治療是很複雜的，很多惡性腫瘤的預後非常差。許多患者往往需要接受化療，而化療所帶來的副作用也令人苦不堪言。
  • 得了癌症到底要不要化療?腫瘤專家:這4類人不需要化療
    除病情不同外，化療還取決於患者的身體狀況。如果病人年老體弱，可能無法承受化療的副作用。在這種情況下，醫生不會急於化療。2、得了癌症到底要不要化療？腫瘤專家：這4類人不需要2016年，女演員徐婷患上T淋巴細胞淋巴瘤。一開始，她因為擔心副作用而拒絕化療，選擇了中藥。
  • 不手術不化療,治好癌症,你信嗎?
    重慶某醫院宣稱治好癌症遭質疑前段時間，重慶晨報發布了一條微博，被罵慘了。癌症，是因為人自身產生的癌細胞不斷增殖所致，治療癌症最大的難度，就是如何精準的找出所有癌變細胞並殺死它，而又不會誤傷正常細胞，這實在是太難了。
  • 癌症化療期間適合吃什麼水果
    [摘要]癌症中晚期通常都需要化療治療，如果能配合飲食的話，可以提高治療效果，且可以減少化療的副作用。下面我們來看看癌症化療期間適合吃什麼水果吧。癌症患者化療期間身體比較虛弱，這時如果能配合合理的飲食可快速有效的促進患者儘快康復，減輕化療副作用，補充因化療導致的機體免疫能力下降及白細胞減少症等。那麼，癌症化療期間吃什麼水果好呢？下面小編為您介紹。
  • 癌症手術後,為什麼醫生都會建議做化療?真相原來一直被誤解
    ，這些不安分的殘餘癌細胞，如果沒有得到適時控制，有可能就會在體內遊走，造成癌症復發。所以，為了避免這些情況發生，醫生就會建議患者繼續接受術後化療。目前治療癌症的三大常規手段分別是手術、放療和化療，化療是指通過輸注或口服藥物來殺傷腫瘤的全身治療，也就是我們所說的藥物治療，藥物會滲透在咱們的血液中從而流向全身，以此殺滅那些潛伏在暗處的不可見病灶。
  • 癌症患者化療後,總會掉頭髮是咋回事?掉了的頭髮還能長出來嗎?
    癌症，是一個比較複雜的疾病，治療起來也比較麻煩，治療過程會很痛苦。有些癌症患者，在聽說有風險，或者過程痛苦時，就會產生抗拒心理。在看電視的時候，總會看到一個橋段，就是有人患癌後，經過化療，頭髮會有脫落現象，就不得不選擇將頭髮剃掉，然後戴上帽子。看多了就會讓很多人產生誤解，覺得癌症患者只要化療，就會脫髮。還有人產生擔心，覺得掉了的頭髮，就不會再長出來了。關於化療脫髮，真是要詳細了解一下，別再有誤解了。
  • 癌細胞可以像動物冬眠一樣,躲避化療以存活下來
    這項引人注目的新研究表明，所有的癌細胞都可能有能力進入休眠狀態，並以此作為一種生存機制，避免化療等癌症治療方法的破壞。更有趣的是，這些癌細胞形成的休眠機制與冬眠動物的過程非常相似。「腫瘤就像一個完整的有機體，腫瘤細胞能夠進入緩慢分裂的狀態，以此保存能量並幫助它們存活下去。」
  • JCB:新型藥物組合或可有效改善癌症化療的成功率
    化療的最終目的就是徹底破壞患者機體的癌細胞，但常見的抗微管療法（antimicrotubule chemotherapy）往往會在細胞有絲分裂期間讓癌細胞逃脫療法的殺滅作用。這種新型的藥物組合能夠給化療帶來革命性的變革，其能夠明顯改善當前主要化療藥物的作用效果。文章中，研究者首先揭示了有絲分裂滑脫髮生的原因，即蛋白複合物CRL2-ZYG11行為發生的原因，抑制該蛋白複合物就能夠明顯改善抗微管療法殺滅有絲分裂細胞的能力。
  • 曾仕強拒絕化療,化療讓人死得更快嗎?醫生:化療不是折騰病人!
    專家：要辯證看待 首先我們來看一下化療是什麼？它是通過化學藥物殺滅癌細胞，以達到治療目的。它是一種全身治療手段，無論口服或靜脈注射，化療藥物都會隨著血液循環，流遍全身絕大部分器官和組織。 化療是目前治療血液腫瘤的首選手段，對治療絨癌、小細胞肺癌等實體腫瘤也有較大優勢。
  • 錢花了罪受了,為什麼一化療就人沒了?腫瘤專家揭開化療真相
    化療，顧名思義，即用化學藥物進行治療，有廣義和狹義之分，狹義上的化療，就是平常所說的通過口服和注射化療藥物，對癌細胞進行消滅、抑制增長和繁殖；而廣義上的化療還包括內分泌治療、靶向藥物治療等一系列化學藥物的抗腫瘤治療。
  • 放療和化療不一樣!尤其是這4點差異,你可不要搞混了
    另外，很多人手術之後還要結合其他的方法才能夠控制病灶發展，將體內的癌細胞殺滅，部分癌症患者會應用放療，化療的方式來控制疾病發展。那麼，放療和化療兩者有哪些區別呢？放療和化療有哪些區別呢？一般在化療之前，會通過影像學檢查來確定癌細胞的侵犯部位，侵犯的大小，設定靶區之後集中放射線治療，這是兩者的區別。2、適用的癌症不同當然，放療跟化療適用的癌症類型不同，要對治療手段比較敏感的癌症類型才可以實施。
  • 確診癌症晚期,繼續化療還是放棄一切治療?腫瘤專家揭開化療真相
    問題來了，如果確診癌症晚期，究竟該怎麼治療呢？ 不同的人有不同的意見，有的人認為，既然已經是癌症晚期，就意味著癌症已經發生了全身廣泛轉移，這個時候，沒有手術機會，其他的治療方法也無濟於事，與其人財兩空，不如放棄一切治療。也有人說，除了手術治療外，化療也是一種不錯的選擇方式，即便是癌症晚期，也不意味著什麼應對方法都沒有。
  • 癌症患者不吃不喝,切斷癌症的供能,真的能餓死癌細胞嗎?
    「供能」確實有可能「餓死」癌細胞，但這裡的「餓死」並不是真的通過少吃東西就能做到，而是通過藥物或者手術的方式，阻斷腫瘤的血液供應。少吃東西無法餓死癌症，保證營養才有機會戰勝癌症。　　阻斷血流、減少新生血管生成來精確讓癌細胞「挨餓」，在臨床上顯示出了一定療效。　　李浙民 | 北京大學腫瘤醫院　　有人試圖通過少吃東西來餓死癌細胞，並且自認為有理有據。
  • 癌症晚期吃什麼營養品?化療期間一周菜譜知道這些就夠了
    病人化療發燒了怎麼辦？病人噁心嘔吐怎麼辦？化療期間一些列的副作用嚴重影響了患者的生活質量，癌症患者本身就要抵禦疾病給身體帶來的虛弱的症狀，加上治療引起的副作用更是讓患者苦不堪言。由癌細胞對人體的消耗和化療所致食欲不振、噁心嘔吐而引起的攝入不足，所以肝癌患者化療期間應本著高蛋白、高熱量、易消化、低脂肪的原則來安排飲食。下面介紹化療期間一周菜譜希望對患者有所幫助。
  • 化療與放療到底有何區別?哪個更適合你呢?文末見答案
    放療化療就像一對好朋友，在抗癌的戰場，總能看到二人忙碌的身影，而今天我們就來細細的對比二者之間的差異，相信聰明的你就能知道哪個更適合你了。什麼是化療？化療是指用藥物治療癌症的過程，化療一般都是全身性的，可以將癌細胞殺死，有的也可以防止癌細胞的轉移。
  • 癌症患者不能吃發物?一篇文章告訴你真相
    面對癌症，有人相信科學，有人一知半解，有人聽信各種謠言、「偽科學」，一定程度上都對癌症防治造成了影響，所以今天小艾就來個闢謠集錦。 謠言3：化療死得更快 化療是通過藉助能殺死癌細胞的藥物來達到治療效果，由於大部分的化療藥物都不具有專一性