Исследовательский проект под руководством Университета Восточной Англии (UEA) использовал передовое математическое моделирование и метод машинного обучения под названием «Декомпозиция латентного процесса» (LPD) для классификации пациентов с остеосаркомой в различные подгруппы на основе их генетических данных. Ранее все пациенты были сгруппированы вместе и лечились с использованием одних и тех же протоколов, что привело к очень неоднозначным результатам.
Источник изображения: pxhere
В то время как генетическое секвенирование помогло обнаружить подтипы других видов рака, таких как рак груди или кожи, что позволило проводить целенаправленное персонализированное лечение, добиться этого в случае остеосаркомы оказалось гораздо сложнее. Этот редкий вид рака начинается в костях и обычно поражает детей и подростков.
Ведущий автор, доктор Даррелл Грин из Медицинской школы Норвича при Университете Восточной Англии, пояснил: «С 1970-х годов остеосаркому лечат с помощью ненаправленной химиотерапии и хирургического вмешательства, что может привести к ампутации конечностей и тяжелым пожизненным побочным эффектам от химиотерапии.
«За последние 50 с лишним лет многочисленные международные клинические испытания новых препаратов для лечения остеосаркомы были признаны «неудачными». Однако наши исследования показывают, что в каждом из этих «неудачных» испытаний небольшая подгруппа пациентов — около 5–10 процентов — отреагировала на новые препараты, что свидетельствует о наличии подтипов остеосаркомы, которым может помочь такое лечение.
«Новые лекарства не были полными «провалами», как предполагалось ранее. Вместо этого, препараты оказались безуспешными для каждого пациента с остеосаркомой, но могли бы быть эффективными для отдельных подгрупп.
«Мы надеемся, что группировка пациентов с использованием этого нового алгоритма приведет к успешным результатам клинических испытаний впервые за более чем полвека. Когда пациентов лечат таргетными препаратами, специфичными для их подтипа рака, мы можем отойти от стандартной химиотерапии».
Поиск более щадящих и целенаправленных методов лечения остеосаркомы является приоритетом для Children with Cancer UK, ведущей благотворительной организации по борьбе с детским раком. В 2021 году благотворительная организация выделила финансирование команде UEA для изучения инновационных подходов к лечению остеосаркомы.
Доктор Султана Чоудхри, руководитель отдела исследований в организации Children with Cancer UK, заявила: «Инвестирование в новаторские исследовательские программы является неотъемлемой частью реализации нашего видения мира, в котором каждый ребенок и молодой человек переживет рак.
«Финансируя новаторские исследования, мы не только продвигаем научные знания, но и находим более щадящие и эффективные методы лечения для наших самых молодых и уязвимых онкологических больных. Мы надеемся, что результаты этого исследования улучшат диагностику, лечение и долгосрочный уход за молодыми онкологическими больными».
Выживаемость при остеосаркоме за последние 45 лет застыла на уровне около 50%. Это связано с ограниченным пониманием подтипов рака, взаимодействия иммунной системы с опухолью и факторов, способствующих резистентности к лечению или распространению рака.
Ученые еще не определили ключевые биологические маркеры, которые предсказывают результаты лечения или реакцию пациентов. Эти пробелы в знаниях препятствуют прогрессу в улучшении показателей выживаемости.
Предыдущие попытки предсказать подтипы остеосаркомы с использованием вычислительных методов предполагали наличие отдельных подтипов. Однако эти модели предполагали, что каждую опухоль можно аккуратно поместить в одну группу, игнорируя различия внутри отдельных опухолей, которые часто включают различные типы раковых клеток.
В этом исследовании ученые использовали более продвинутый метод LPD, который учитывает гетерогенность внутри опухолей. В отличие от более ранних подходов, LPD выявляет скрытые закономерности в активности генов, представляющие различные «функциональные состояния» опухоли, каждое из которых имеет свой специфический профиль экспрессии генов.
Метод LPD определяет, сколько из этих шаблонов необходимо для описания конкретной опухоли. Исследование выявило три подтипа остеосаркомы, один из которых плохо поддавался стандартному режиму химиотерапии, известному как MAP. Группируя пациентов на основе этих шаблонов, врачи могут принимать более обоснованные решения о лечении.