进化游戏理论可以帮助赢得与癌症的斗争

癌症是2020年美国第二大死亡原因。尽管已经投入了数十亿美元的癌症研究,但对于许多付钱的患者而言,结果仍然令人失望。

癌症是2020年美国第二大死亡原因。尽管已经投入了数十亿美元的癌症研究,但对于许多支付数十万美元以延长生命的患者,结果仍然令人失望。 。但是,为什么癌症疗法失败?

我是莫菲特癌症中心和南佛罗里达大学的博士生,他们开发和应用数学和进化论理论来了解癌症的工作原理以及如何最好地治疗它。而且我认为,通过生态和进化的角度接近癌症治疗可能会帮助医生和研究人员努力解决这个问题,并更有效地抵抗癌症。

标准治疗方案

几十年来,对癌症的标准治疗涉及轰炸药物最大耐受剂量的患者,试图杀死尽可能多的癌细胞,同时最大程度地减少不良副作用。

但是,构成肿瘤的癌细胞并非全部相同。这些细胞中的某些细胞中有一些会产生突变或细胞遗传物质的改变,使其免疫药物。然后,这些细胞可以增殖并重新填充肿瘤,从而导致治疗性耐药性,从而使药物无效。

当这种情况发生时,医生通常会改用靶向癌细胞不同方面的另一种药物。直到疗法能够有效地控制癌症或没有更多药物,这时一直持续下去,此时,患者得到了临终关怀的护理,以使他们的最后一天尽可能舒适。

该方案导致了针对肿瘤生物学特定特征的大量药物的发展,从增强人体的自然防御系统到阻止癌细胞上的化学信号以防止其生长。尽管事实证明,其中一些药物在一部分患者中非常有效,但这种方法对每个人都不起作用。进化游戏理论的作用

为了改善所有患者的长期结局,癌症研究人员提出了两个关键问题:肿瘤如何增长,以及如何变得抗性?通过生态和进化的镜头观察癌症,或者人体霉菌的环境如何随着时间的流逝而通过不断发展的癌细胞来塑造,可以帮助回答这些问题。

一种思考这一点的方法是使用进化游戏理论,该理论使用严格的数学来尝试预测某事将如何以最大化其适应性或繁殖能力的方式对环境的变化做出反应。

进化游戏理论可以帮助研究人员了解选择性压力的效果,这些压力是影响生物生存的外部因素。在癌症的情况下,选择性压力可能是疗法,而EGT可以帮助研究人员了解他们对癌细胞之间如何相互作用及其环境的影响。

例如,考虑双重结合的原理。在本质上,这是指猎物避免一种捕食者的策略如何导致猎物对另一个捕食者的敏感性提高。例如,沙鼠通过藏在散落在沙漠中的灌木丛中,从猫头鹰那里寻求避难所。但是蛇正在等待在其中一些灌木丛中罢工。沙鼠的避免一种捕食者的策略使它更容易受到另一个捕食者的影响。

同样,在癌症中,可以通过导致双重结合的方式进行疗法,癌症对一种疗法的耐药性使其更容易受到其他疗法的影响。这使癌症陷入了自己的适应性进化陷阱中。这些数学模型为使用生态学和进化的原理开发疗法铺平了道路,以更好地治疗和管理癌症。例如,一项肺癌临床试验为患者提供了免疫疗法,该试验教授人体的免疫系统识别和破坏癌细胞,然后进行化学疗法,该化疗直接杀死癌细胞。暴露于第一种治疗方法使癌细胞对第二种敏感,这使得联合治疗比本身更有效。

展望未来

进化游戏理论可以帮助研究人员和肿瘤学家更有效地预测癌症将如何应对不同的治疗方法,并可能控制癌症的进化轨迹。这可以帮助确保患者的最佳结局。

尽管在治疗癌症方面取得了很多进展,但要使所有形式的癌症可控疾病还有很长的路要走。达到该目标的一条有希望的途径是利用进化的力量来保持对癌症的压力。

本文根据Creative Commons许可从对话中重新发布。阅读原始文章。

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