博弈论表明更有效的癌症治疗

癌细胞不仅蹂躏身体 - 它们也彼此竞争。

康奈尔数学家正在使用博弈论模拟如何利用这一竞争，所以癌症治疗- 这也对患者的身体造成了伤害 - 可能更加谨慎地施用，具有最大化的效果。

他们的论文，“优化适应性癌症治疗：动态规划和进化博弈论”，4月22日出版皇家学会的诉讼程序B：生物科学。

“有许多游戏理论方法，用于建模人类如何互动，生物系统如何互动，如何互动，”艺术与科学学院的数学教授亚历克斯·弗拉迪米尔斯基亚历克斯·弗拉迪米尔斯基表示。“您还可以在不同类型之间模拟交互癌细胞，这与肿瘤内部竞争增殖。如果你确切知道他们是如何竞争的，你可以尝试利用这一点以更好地对抗癌症。“

Vladimirsky和纸张的领先作者，博士生学生Mark Gluzman，与核科学家和Cleveland Clinic的Co-Author Jacob Scott合作。他们使用了进化博弈论模拟肺癌三种亚群的相互作用细胞这与其与氧气的关系分化：糖钙细胞（Gly），血管过度偿还剂（VOP）和缺陷（DEF）。

在该模型中，以前由Scott共同开发，Gly细胞是厌氧（即，它们不需要氧气）;VOP和DEC细胞兼使用氧气，但只有VOP细胞愿意花费额外的能量以产生将改善脉管系统的蛋白质并为细胞带来更多的氧气。

Vladimirsky将他们的竞争对手与摇滚游戏，剪刀相互作用，其中一百万人互相争夺。如果大多数参与者选择玩摇滚，那么更多的球员将被诱惑切换到纸张。随着切换纸张的人数增加，人们将摇滚摇滚乐，更多的人会转向演奏剪刀。随着剪刀的普及而来，岩石将再次成为一个有吸引力的选择，等等。

“所以你有三个人口，三种竞争战略，正在进行这些循环振荡，”弗拉基米尔斯基说，他们指导了应用数学中心。“没有药物治疗，癌细胞的三个亚型可能遵循类似的振荡轨迹。可以认为施用药物暂时改变游戏规则。

“自然问题是如何以及何时改变规则，以最小的成本实现我们的目标 - 无论是恢复的时间，以及给予患者的药物总量，”他说。“我们的主要贡献在计算如何自适应地计算这些药物治疗时间。我们基本上开发了一张地图，该地图显示了基于癌症不同亚型的当前比率施用药物。”

在目前的临床实践中，癌症患者通常接受最高剂量的化疗，它们的身体可以安全地耐受，副作用可能是苛刻的。此外，这种连续治疗方案通常会导致生存的癌细胞发展药品抗性，进一步治疗更加困难。该团队的论文表明，一个完整的“自适应”应用程序可能会导致患者的恢复，含量大量减少。

但Vladimirsky警告说，正如数学建模中的情况一样，现实比理论更混乱。生物相互作用复杂，通常是随机的，并且可以因患者而异。

“我们的优化方法和计算实验都基于特定的简化模型癌症进化,”他说。“原则上，同样的想法也应该适用于更详细、甚至针对患者的模型，但我们离那还有很长的路要走。”我们认为这篇论文是在适应性、个性化的实际应用道路上的必要的早期步骤药物治疗。我们的结果是将时序优化纳入未来临床试验协议的强大论据。“

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