基于系统方法推动进化癌症治疗(ECT)临床应用的研究

【字体: 时间:2025年05月28日 来源:npj Systems Biology and Applications 3.5

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  为解决进化癌症治疗(ECT)临床实施中信任不足、沟通障碍及资源需求等问题,研究人员探讨其挑战并提出系统方法,整合系统建模、问题构建和利益相关者参与,助力 ECT 落地,提升转移性癌症治疗效果。

  
癌症治疗领域长期面临一个棘手难题,即肿瘤细胞在治疗压力下会迅速产生耐药性,导致治疗失败,患者预后不佳。传统治疗方式往往采用固定剂量和疗程,不仅难以应对肿瘤的动态进化,还可能因过度治疗带来严重副作用。如何突破这一困局,找到一种既能延缓耐药性产生,又能提高患者生活质量的治疗策略,成为亟待解决的科学问题。在这样的背景下,进化癌症治疗(Evolutionary Cancer Therapy, ECT)的概念应运而生,它借鉴进化博弈理论(Evolutionary Game Theory, EGT),通过动态调整治疗方案来 “操控” 肿瘤的进化轨迹,有望为转移性癌症患者带来新的希望。然而,作为一种基于数学模型的创新疗法,ECT 在临床推广中面临着诸多挑战,如医疗专业人员对模型的信任度不足、跨学科沟通障碍、实时监测肿瘤进展的技术要求高等。

为了推动 ECT 从理论走向临床,荷兰代尔夫特理工大学健康系统科学研究所(Institute for Health Systems Science, Delft University of Technology)的研究人员 Arina Soboleva、Kate?ina Staňková 等人开展了深入研究。他们的成果发表在《npj Systems Biology and Applications》上,旨在通过系统方法(Systems Approach)解决 ECT 临床转化中的关键障碍,为该疗法的实际应用奠定基础。

研究人员主要采用了以下关键技术方法:

  • 系统建模:运用常微分方程(ODEs)、偏微分方程(PDEs)和基于代理的模型(ABMs)描述肿瘤动态,结合体外和体内数据校准模型,并通过临床时间序列数据验证其预测能力。
  • 问题构建方法(Problem Structuring Methods, PSM):通过访谈和研讨会等形式,识别利益相关者的态度、资源限制和实施障碍,明确 ECT 在医保覆盖、医生信任度等方面的具体需求。
  • 利益相关者迭代协作:与医生、护士、医保机构等多方建立长期合作,通过定期沟通和模型演示,增强跨学科理解与信任。

进化癌症治疗的理论基础与策略


ECT 的核心思想源于 30 年前进化博弈理论在癌症研究中的应用。该理论将肿瘤细胞群体(如治疗敏感型和耐药型细胞)视为博弈参与者,它们为争夺资源和空间遵循自然选择法则竞争。在医生与肿瘤的 “博弈” 中,医生作为 “领导者” 调整治疗时机和剂量,肿瘤作为 “跟随者” 通过进化耐药机制应对。常用的数学模型包括描述肿瘤动态的微分方程和刻画空间异质性的 ABMs,这些模型通过生物标志物(如前列腺特异性抗原 PSA)校准后,可预测肿瘤进展并设计治疗方案,如单药治疗中的剂量调整和多药治疗中的 “双重束缚疗法”(Double Bind Therapy),即利用药物间的拮抗耐药特性实现长期控制。

临床应用现状与挑战


2015 年启动的首项 ECT 临床试验(NCT03511196)在转移性去势抵抗性前列腺癌(mCRPC)患者中取得显著成效,中位无进展生存期从标准治疗的 16.5 个月延长至 27 个月,药物剂量降低至 47%。此后,美国莫菲特癌症中心(Moffitt Cancer Center)开展了多项针对不同癌种的临床试验,包括 BRAF 突变黑色素瘤、基底细胞癌等。然而,ECT 的推广面临多重障碍:

  • 跨学科协作障碍:医生与建模者因专业背景差异存在沟通鸿沟,医生对数学模型的信任度不足,更依赖随机对照试验(RCT)证据。
  • 技术需求高:ECT 需要高频次监测肿瘤进展,现有影像学技术(如 CT 扫描)的时间间隔和分辨率难以满足模型校准需求,循环肿瘤 DNA(ctDNA)等新兴技术虽有潜力,但尚未普及。
  • 医疗系统适配难题:高频检测可能增加医疗资源负担,低剂量治疗策略与传统 “尽可能杀灭肿瘤” 的理念冲突,患者接受度和伦理风险需谨慎评估。

系统方法的框架与实施路径


研究提出的系统方法包含三个核心环节:

  1. 问题构建:通过利益相关者参与式工作坊,识别医疗系统中的权力结构、资源限制和文化阻力。例如,明确医保机构对 ECT 的报销政策、医生对模型预测的接受阈值等,同时挖掘 ECT 能解决的临床痛点(如过度治疗),增强利益相关者的认同感。
  2. 系统建模:构建涵盖医院运营、利益相关者行为的非线性模型,模拟 ECT 实施的 “如果 - 那么” 场景(如高频检测对影像科负荷的影响),评估可行性并优化方案。模型还可作为跨学科沟通的 “共同语言”,帮助医生理解肿瘤进化动态。
  3. 迭代协作:通过定期会议和联合研究,让医生参与模型开发过程,逐步建立信任。例如,莫菲特癌症中心通过 “进化肿瘤委员会”(Evolutionary Tumor Board)实现建模者与临床团队的实时协作,将模型预测纳入治疗决策讨论。

研究结论与意义


该研究表明,系统方法能够有效应对 ECT 临床转化中的技术、文化和组织障碍。通过早期整合利益相关者需求、模拟实施场景和促进跨学科协作,可显著提升 ECT 的可行性和接受度。尽管系统方法需要额外的时间和资源投入,但能避免后期实施中的重大挫折,为创新疗法的落地提供可复制的框架。未来,随着 ctDNA 等实时监测技术的进步和医保政策的调整,ECT 有望成为转移性癌症治疗的重要策略,通过动态平衡肿瘤控制与耐药延缓,实现 “与瘤共存” 的长期管理目标,为改善患者预后开辟新路径。

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