Momentul potrivit al tratamentului ține sub control celulele rezistente, sugerează experimentele pe drojdie
Dezvoltarea rezistenței la tratament este una dintre principalele provocări ale terapiei moderne împotriva cancerului și a infecțiilor bacteriene. Noi abordări terapeutice urmăresc să limiteze răspândirea rezistenței prin programarea țintită a ciclurilor de tratament. Cercetătorii de la Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin (MPZPM) au demonstrat cum o înțelegere mai profundă a proceselor fizice din tumorile în creștere și din biofilmii microbieni poate contribui la succesul terapiilor „bazate pe evoluție”.
Tumorile solide și biofilmii microbieni sunt formate din celule dispuse dens. Nutrienții, oxigenul și alte resurse esențiale pentru creștere scad de la periferia populației de celule spre centrul acesteia. Această scădere a aprovizionării cu resurse reglează creșterea celulelor. Celulele rezistente care apar în interiorul profund al unei populații sunt limitate în creșterea lor și se pot răspândi doar lent. Tratamentul modifică fundamental această situație, uneori cu consecințe grave pentru cursul terapiei.
O echipă interdisciplinară de oameni de știință condusă de dr. Jona Kayser, șeful Grupului de Cercetare Emmy Noether „Cellular Evolution” de la MPZPM, investighează modul în care procesele biofizice fundamentale influențează apariția și dezvoltarea rezistenței în agregatele dense de celule. Noul lor studiu, publicat în Nature Ecology & Evolution, arată că procesele fizice joacă un rol decisiv în determinarea momentului optim al ciclurilor de tratament. Echipa combină sisteme model microbiene și simulări pe computer pentru a observa „evoluția” rezistenței și pentru a descifra mecanismele care stau la bază.
„Folosim o abordare «Real-To-Sim-To-Real». În cadrul acestei abordări, experimentele care imită terapia, realizate cu celule de drojdie modificate genetic, servesc drept bază pentru gemeni digitali. Strategiile terapeutice optimizate pe computer sunt ulterior testate în experimente”, explică Nico Appold, unul dintre cei doi autori principali.
Folosind această abordare, cercetătorii au arătat cum cuplarea fizică a dinamicii mediului și a creșterii împarte rezultatele tratamentului în două clase distincte. „Punctul optim” – intervalul de eficacitate terapeutică maximă – se află exact la granița dintre ele. „Rezultatele noastre arată că până și mici modificări ale momentului tratamentului pot determina succesul terapiei”, spune Timon Citak, celălalt autor principal.
Înțelegerea fizică, bază pentru terapiile viitoare
Studiul arată că tratamentul nu afectează doar direct celulele, ci influențează indirect și mediul acestora, iar cele două interacționează. Prin urmare, pentru abordările terapeutice evolutive, modul și locul în care celulele se regenerează în timpul pauzelor de tratament ar putea fi importante, pe lângă dimensiunea generală a tumorii.
„Constatările noastre au caracter fundamental și dezvăluie mecanisme de bază. Ele nu pot fi încă aplicate în tratamentul pacienților, dar pe termen lung această înțelegere fizică ar putea fi crucială pentru succesul viitoarelor strategii de tratament”, spune Kayser, lider de grup și autor corespondent al studiului. „În pasul următor, dorim să investigăm dacă mecanisme fizice similare apar și în sisteme model mai realiste, cum ar fi organoizii tumorali tridimensionali.”
