Liczenie raka
Rosnąca rola technik obliczeniowych pozwala na szybką analizę ogromnej ilości danych gromadzonych przez lekarzy i biologów. Matematyczne modele potrafią już opisać dynamikę wzrostu guza w mikrośrodowisku (unaczynienie, system immunologiczny). Te opisy przetworzone algorytmem generują obrazy 3D interakcji między rakiem a mikrośrodowiskiem, a nawet video pokazujące przebieg procesów w oparciu o dane z in vitro eksperymentów lub in vivo badań klinicznych. Czyli obok medycznych in vitro i in vivo pojawiło się in silico. Cyfrowe obrazy i dane pomagają zrozumieć, co dzieje się w procesach realnych, np. pomiary guza wprowadzone do modelu pozwalają przewidzieć jego rozmiar i zaawansowanie za kilka miesięcy, pomagając dobrać terapię.
Primum non nocere
Oczywiście, zasadniczym celem jest wyleczenie pacjenta. To bardzo trudne - istnieje ponad 200 typów raka, a liczba mutacji jego komórek idzie w tysiące. Stąd lekoodporność, więc dobranie leku, który byłby w stanie skutecznie zaatakować tak heterogenną strukturę, jest bardzo trudne. Ponadto lek niszczy również komórki zdrowe - są bardziej „bezbronne”, bo nie podlegają mutacjom i nie potrafią się przed lekiem „zamaskować”. Zatem optymalne dawkowanie leku staje się kluczowe. Zasada „im więcej tym lepiej” uważana już za przestarzałą przechodzi dziś w „więcej to nie znaczy lepiej” w kontekście tzw. chemoterapii metronomicznej.
Cel: optimum
Wysokość dawki to tylko jeden z aspektów. Podając lek (w terapii łączonej – kilka), musimy odpowiedzieć na pytania: jak często i w jakiej kolejności je podawać. Nawet w przypadku jednego leku liczba „scenariuszy”, które należałoby przetestować jest nieskończona, więc eksperymentalnie niemożliwa. Numerycznie można też rozwiązać tylko najprostsze problemy. Przy łączonej terapii np. 3 leków (każdy - 4 możliwe dawki, możliwość zmiany dawki kwartalnie, 5 lat kuracji) liczba możliwych kombinacji dawkowań wynosi 64^20, czyli przy obecnej mocy komputerów obliczenia powinniśmy zacząć, kiedy na świecie żyły dinozaury! Optymalizacja i sterowanie optymalne przychodzą tutaj z pomocą i pomagają wybrać protokoły dawkowania dające najlepsze efekty. Wyniki obliczeń dalej podlegają testowaniu in silico, in vitro, in vivo zanim efekt dotrze (jeśli kiedykolwiek) do pacjenta. Ale postęp w tej dziedzinie też następuje.
Nowy wymiar raka
Coraz więcej mówi się o pacjencie wirtualnym - programie, w którym dane pacjenta to input, zaś output to instrukcja leczenia. Pojawił się też koncept terapii adaptacyjnej, która jak sprzężenie zwrotne zbiera dane pacjenta online poprzez mierniki, zaś algorytm odpowiednio dostosowuje dawkę. Inna teoria postuluje: zamiast starać się wyeliminować raka, co w wielu przypadkach nie jest możliwe, przekształćmy go w chorobę chroniczną, nad którą mamy kontrolę (co symbolicznie przedstawia rysunek poniżej). Koncepcje te, choć brzmią jak science fiction, to są już w fazach eksperymentalnych.
Zatem wojna przeciwko rakowi nasila się, a szeregi matematyków już w niej „walczą”. Wszystko to służy rozwiązaniu zagadek związanych z rakiem i znalezieniu metod jego wyleczenia.
