Los investigadores de la USC han desarrollado un modelo matemático para pronosticar las tasas de supervivencia del cáncer de seno metastásico utilizando técnicas generalmente reservadas para la predicción del clima, el pronóstico financiero y la navegación en la Web.
Durante décadas, las escuelas de medicina han enseñado a los médicos que la mejor manera de tratar el cáncer y la progresión metastásica es memorizar una lista de tumores y sus patrones de migración típicos. La metástasis es el desarrollo de tumores tumorales malignos en otras partes del sitio primario del cáncer.
"Esto es similar a los tiempos en que los informes meteorológicos dependían únicamente de un barómetro y experiencia", dijo Jorge Nieva, profesor asociado de medicina clínica en la Escuela de Medicina Keck de la USC y coautor de un nuevo estudio."A los estudiantes de medicina se les enseñan patrones de progresión del cáncer muy fundamentales. Lo que hace el modelado es que trae el tipo de complejidad del pronóstico del tiempo moderno para tratar de entender dónde van los tumores, cuándo van y cómo llegan a ese lugar. Este tipo deel modelado matemático es totalmente diferente de lo que la mayoría de los estudiantes de medicina aprenden hoy "
El estudio, publicado en línea el 21 de octubre en la revista npj cáncer de mama , un Nature Partner Journal, examinó 25 años de datos sobre 446 pacientes con cáncer de mama en el Centro de Cáncer Memorial Sloan Kettering. Se centró en un subgrupo de mujeres que fueron diagnosticadas con enfermedad localizada pero que luego recayeron con enfermedad metastásica.
El modelo muestra que la metástasis del cáncer no es aleatoria ni impredecible. La supervivencia depende significativamente de la ubicación del primer sitio metastásico o de los "patrones espacio-temporales". En otras palabras, los investigadores de la USC descubrieron un marco para explicar cómo circulan las células tumorales a través del torrente sanguíneo de un pacientecon el tiempo para asentarse en varios órganos. El camino que varía según la composición del tumor y las decisiones de tratamiento
"No hay nada como esto en el mundo del cáncer; no hay nada realmente así en la comunidad de progresión de la enfermedad a pesar de que las técnicas están bien desarrolladas en otros contextos", dijo Paul Newton, autor principal del estudio y una ingeniería aeroespacial y mecánicaprofesor de la Facultad de Ingeniería Viterbi de la USC. "Nuestro objetivo a largo plazo es construir simulaciones computacionales predictivas integrales de cáncer metastásico. En última instancia, lo que queremos hacer es adaptar esos modelos a pacientes individuales utilizando sus características individuales".
El concepto
El marco que los investigadores de la USC construyeron combina puntos de datos dispersos que los médicos ya están recopilando para producir un mapa comprensible y completo del cáncer. El diseño del sistema es comparable a la información que Google recopila para predecir los patrones de navegación web y determinar el PageRank.
"Si alguien está leyendo sobre cáncer de seno en Wikipedia, la probabilidad de que vaya a una página de cáncer de pulmón o de cáncer de hueso es mucho mayor que la probabilidad de que salte al sitio web de Costco", dijo Newton, quientambién es profesor en el Centro Integral de Cáncer Norris en la Escuela de Medicina Keck de la USC, así como profesor de matemáticas ". Estas probabilidades de saltar de una página a otra no son todas iguales. Donde saltas a la siguiente depende en gran medida de dóndeactualmente lo son. Esta observación se encuentra en el corazón de nuestro modelo "
posibilidades de supervivencia
El estudio encontró que las pacientes con cáncer de mama mueren cuando los tumores han colonizado un promedio de cuatro sitios metastásicos. Las mujeres tenían las posibilidades más bajas de supervivencia a largo plazo si tenían más de dos ubicaciones metastásicas iniciales; les fue mucho mejor si primero migraban las células tumoralesaterrizó en un órgano.
Aproximadamente el 35 por ciento de los pacientes con cáncer de seno desarrolló primera metástasis en el hueso, mientras que menos del 5 por ciento contrajo su primera metástasis en el cerebro, dijo Newton. La supervivencia a cinco años del grupo óseo es más del 90 por ciento, mientras que el cerebroel grupo tenía características de supervivencia del 20 por ciento o menos, dijo.
Peter Kuhn, autor principal del estudio, explicó más detalladamente.
"Si tiene cáncer de mama con metástasis en los huesos y su próxima metástasis es el hígado, es probable que muera por eso", dijo Kuhn, profesor de ciencias biológicas del decano y profesor de medicina, ingeniería biomédica y aeroespacial, yingeniería mecánica en la USC Dana y David Dornslife College of Letters, Arts and Sciences. "Si tiene cáncer de mama con metástasis en los huesos y la próxima metástasis está en el pulmón, es poco probable que muera por eso. En cambio, la enfermedad esva a extenderse aún más primero "
Ampliando el equipo de tratamiento del cáncer
Los resultados del estudio llevaron a los investigadores a definir mejor las palabras "esparcidores" y "esponjas" para describir la metástasis, una nomenclatura que eventualmente podría informar a los equipos médicos sobre la mejor manera de ofrecer planes de terapia personalizados.
"Un esparcidor es un sitio que probablemente sea la fuente de una nueva enfermedad", dijo Kuhn. "Por lo tanto, debe evitar los esparcidores o eliminar la enfermedad si aparece en un sitio del esparcidor. En un sitio de esponja, uno podría manejaro estabilizar. Por supuesto, si pudieras eliminarlo todo, lo harías. Pero si tienes metástasis múltiple, uno intentaría estabilizar la esponja pero eliminaría el esparcidor ".
Los huesos, la pared torácica y los ganglios linfáticos mamarios eran sitios de extensión en los pacientes muestreados. Los pulmones, los ganglios linfáticos distantes y el hígado eran sitios de esponja.
El futuro de la atención del cáncer podría ser un equipo compuesto por un biólogo, un matemático, un físico y un programador de computadoras para complementar los equipos médicos actuales, dijo Newton.
USC está trabajando en una iniciativa científica convergente que proporciona un entorno de colaboración para expertos en cáncer. La construcción del Centro Michelson de Biociencia Convergente de la USC se inició en octubre de 2014. Eventualmente será el edificio más grande del campus.
"En los próximos cinco a 10 años, va a haber un gran cambio en la forma en que las escuelas de medicina y los oncólogos piensan sobre la enfermedad", dijo. "Pude ver fácilmente una situación en 10 años en el camino en el que entra un pacientecon una enfermedad particularmente difícil. Los oncólogos a cargo reunirán un equipo de investigadores para desarrollar un modelo para pronosticar la progresión de la enfermedad y determinar las mejores opciones de tratamiento que luego implementarían ".
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Materiales proporcionados por Universidad del Sur de California . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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