कम्प्यूटेशनल टूल का उपयोग करते हुए, जॉन्स हॉपकिन्स किमेल कैंसर सेंटर और जॉन्स हॉपकिन्स यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन के शोधकर्ताओं ने यह आकलन करने के लिए एक विधि विकसित की है कि मेटास्टैटिक ट्रिपल-नेगेटिव स्तन कैंसर वाले मरीजों को इम्यूनोथेरेपी से लाभ हो सकता है। कम्प्यूटेशनल वैज्ञानिकों और चिकित्सकों का काम 28 अक्टूबर को प्रकाशित हुआ था राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही.
इम्यूनोथेरेपी का उपयोग कैंसर कोशिकाओं पर हमला करने के लिए शरीर की अपनी प्रतिरक्षा प्रणाली को बढ़ावा देने के लिए किया जाता है। हालाँकि, केवल कुछ मरीज़ ही इलाज पर प्रतिक्रिया करते हैं, मुख्य अध्ययन लेखक थीनमोझी अरुलराज, पीएच.डी., जो जॉन्स हॉपकिन्स में पोस्टडॉक्टरल फेलो हैं, बताते हैं: “यह वास्तव में महत्वपूर्ण है कि हम उन मरीजों की पहचान करें जिनके लिए यह काम करेगा, क्योंकि इन उपचारों की विषाक्तता है उच्च।”
इसका पता लगाने के लिए, अध्ययनों ने परीक्षण किया है कि क्या कुछ कोशिकाओं की उपस्थिति या अनुपस्थिति, या ट्यूमर में विभिन्न अणुओं की अभिव्यक्ति, यह संकेत दे सकती है कि कोई विशेष रोगी इम्यूनोथेरेपी का जवाब देगा या नहीं। जॉन्स हॉपकिन्स यूनिवर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन में बायोमेडिकल इंजीनियरिंग और ऑन्कोलॉजी के प्रोफेसर, वरिष्ठ अध्ययन लेखक अलेक्जेंडर पोपेल, पीएचडी बताते हैं, ऐसे अणुओं को भविष्य कहनेवाला बायोमार्कर कहा जाता है और मरीजों के लिए सही उपचार का चयन करने में उपयोगी होते हैं।
पोपेल कहते हैं, “दुर्भाग्य से, मौजूदा भविष्य कहनेवाला बायोमार्कर में उन रोगियों की पहचान करने में सीमित सटीकता है जो इम्यूनोथेरेपी से लाभान्वित होंगे।” “इसके अलावा, उपचार की प्रतिक्रिया की भविष्यवाणी करने वाली विशेषताओं के बड़े पैमाने पर मूल्यांकन के लिए कई रोगियों से ट्यूमर बायोप्सी और रक्त के नमूनों के संग्रह की आवश्यकता होगी और इसमें कई परीक्षण शामिल होंगे, जो बहुत चुनौतीपूर्ण है।”
इसलिए, टीम ने मेटास्टैटिक, ट्रिपल-नेगेटिव स्तन कैंसर वाले 1,635 आभासी रोगियों को उत्पन्न करने के लिए मात्रात्मक सिस्टम फार्माकोलॉजी नामक एक गणितीय मॉडल को नियोजित किया और इम्यूनोथेरेपी दवा पेम्ब्रोलिज़ुमाब के साथ उपचार सिमुलेशन किया। फिर उन्होंने इन आंकड़ों को शक्तिशाली कम्प्यूटेशनल टूल में डाला, जिसमें सांख्यिकीय और मशीन लर्निंग-आधारित दृष्टिकोण शामिल थे, ताकि बायोमार्कर की तलाश की जा सके जो उपचार प्रतिक्रिया की सटीक भविष्यवाणी करते हैं। उन्होंने यह पहचानने पर ध्यान केंद्रित किया कि कौन से मरीज़ उपचार पर प्रतिक्रिया देंगे और कौन नहीं।
आभासी नैदानिक परीक्षण द्वारा उत्पादित आंशिक रूप से सिंथेटिक डेटा का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने अकेले और दोहरे, तिगुने और चौगुने संयोजनों में 90 बायोमार्कर के प्रदर्शन का आकलन किया। उन्होंने पाया कि उपचार शुरू होने से पहले लिए गए ट्यूमर बायोप्सी या रक्त के नमूनों के माप, जिन्हें प्रीट्रीटमेंट बायोमार्कर कहा जाता है, में उपचार के परिणामों की भविष्यवाणी करने की सीमित क्षमता थी। हालाँकि, उपचार शुरू होने के बाद लिए गए मरीज़ों के माप, जिन्हें ऑन-ट्रीटमेंट बायोमार्कर कहा जाता है, परिणामों का बेहतर अनुमान लगा रहे थे। आश्चर्यजनक रूप से, उन्होंने यह भी पाया कि आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले कुछ बायोमार्कर माप, जैसे कि पीडी-एल 1 नामक अणु की अभिव्यक्ति और ट्यूमर में लिम्फोसाइटों की उपस्थिति, उपचार शुरू होने के बाद की तुलना में उपचार शुरू होने से पहले मूल्यांकन करने पर बेहतर प्रदर्शन करते हैं।
शोधकर्ताओं ने उन मापों की सटीकता को भी देखा, जिनके लिए उपचार के परिणामों की भविष्यवाणी करने में आक्रामक बायोप्सी की आवश्यकता नहीं होती है, जैसे रक्त में प्रतिरक्षा कोशिका की गिनती, यह पता लगाने में कि कुछ रक्त-आधारित बायोमार्कर ने ट्यूमर- या लिम्फ नोड-आधारित बायोमार्कर की तुलना में पहचान करने में प्रदर्शन किया है। रोगियों का एक उपसमूह जो उपचार पर प्रतिक्रिया करता है। यह संभावित रूप से प्रतिक्रिया की भविष्यवाणी करने का एक कम-आक्रामक तरीका सुझाता है।
ट्यूमर के व्यास में परिवर्तन का माप सीटी स्कैन द्वारा आसानी से प्राप्त किया जा सकता है, और पूर्वानुमानित भी साबित हो सकता है, पोपेल कहते हैं: “यह, उपचार शुरू होने के दो सप्ताह के भीतर बहुत पहले मापा गया था, यह पहचानने की एक बड़ी क्षमता थी कि यदि उपचार जारी रखा गया तो कौन प्रतिक्रिया देगा ।”
निष्कर्षों को मान्य करने के लिए, जांचकर्ताओं ने उपचार शुरू होने के दो सप्ताह बाद ट्यूमर के व्यास में परिवर्तन के आधार पर चयनित रोगियों के साथ एक आभासी नैदानिक परीक्षण किया। अरुलराज कहते हैं, “सिम्युलेटेड प्रतिक्रिया दर दो गुना से अधिक बढ़ गई – 11% से 25% तक – जो काफी उल्लेखनीय है।” “यह एक विकल्प के रूप में गैर-आक्रामक बायोमार्कर की क्षमता पर जोर देता है, ऐसे मामलों में जहां ट्यूमर बायोप्सी नमूने एकत्र करना संभव नहीं है।”
अध्ययन के सह-लेखक सीज़र कहते हैं, “भविष्य कहनेवाला बायोमार्कर महत्वपूर्ण हैं क्योंकि हम ट्रिपल-नेगेटिव स्तन कैंसर के लिए अनुकूलित रणनीति विकसित करते हैं, ताकि इम्यूनोथेरेपी के बिना अच्छा प्रदर्शन करने की उम्मीद वाले रोगियों में अति उपचार से बचा जा सके, और उन लोगों में कम उपचार से बचा जा सके जो इम्यूनोथेरेपी के लिए अच्छी प्रतिक्रिया नहीं देते हैं।” सांता-मारिया, एमडी, जॉन्स हॉपकिन्स किमेल कैंसर सेंटर में ऑन्कोलॉजी के एसोसिएट प्रोफेसर और स्तन मेडिकल ऑन्कोलॉजिस्ट हैं, जिनके पास स्तन कैंसर इम्यूनोथेरेपी और इम्यून बायोमार्कर में विशेषज्ञता है। “ट्यूमर माइक्रोएन्वायरमेंट की जटिलताएं क्लिनिक में बायोमार्कर की खोज को चुनौतीपूर्ण बनाती हैं, लेकिन इन-सिलिको (कंप्यूटर-आधारित) मॉडलिंग का लाभ उठाने वाली प्रौद्योगिकियों में ऐसी जटिलताओं को पकड़ने और चिकित्सा के लिए रोगी के चयन में सहायता करने की क्षमता है।”
सामूहिक रूप से, ये नए निष्कर्ष इस बात पर प्रकाश डालते हैं कि इम्यूनोथेरेपी के लिए मेटास्टेटिक स्तन कैंसर के रोगियों का बेहतर चयन कैसे किया जाए। शोधकर्ताओं का कहना है कि इन निष्कर्षों से भविष्य के नैदानिक अध्ययनों को डिजाइन करने में मदद मिलने की उम्मीद है, और इस पद्धति को अन्य कैंसर प्रकारों में दोहराया जा सकता है।
इससे पहले, टीम ने एक इन-हाउस मॉडलिंग फ्रेमवर्क का उपयोग किया था और अंतिम चरण के स्तन कैंसर पर विशेष ध्यान देने के साथ एक कम्प्यूटेशनल मॉडल विकसित किया था, जहां ट्यूमर पहले ही शरीर के विभिन्न हिस्सों में फैल चुका था। में यह प्रकाशित हुआ था विज्ञान उन्नति पिछले साल। टीम ने इस कम्प्यूटेशनल मॉडल को विकसित करने और पूरी तरह से मान्य करने के लिए कई नैदानिक और प्रयोगात्मक अध्ययनों से डेटा का उपयोग किया।
वर्तमान कार्य को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान (अनुदान R01CA138264) द्वारा समर्थित किया गया था। काम का एक हिस्सा हॉपकिंस कोर सुविधा में उन्नत अनुसंधान कंप्यूटिंग में किया गया था, जो अनुदान OAC1920103 के तहत राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा समर्थित है।
अध्ययन के सह-लेखक हनवेन वांग, अतुल देशपांडे, रवि वर्धन, एलिजाबेथ जाफ़ी और जॉन्स हॉपकिन्स के एलाना फर्टिग हैं; और साउथ सैक्रामेंटो, कैलिफ़ोर्निया में कैसर परमानेंट की लीशा एमेंस।
पोपेल इंसीटे और जे एंड जे/जानसेन के सलाहकार हैं, और एस्क्लेपिक्स थेरेप्यूटिक्स के सह-संस्थापक और सलाहकार हैं। उन्हें मर्क से अनुसंधान निधि भी प्राप्त होती है। इन व्यवस्थाओं की शर्तों को जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय द्वारा अपनी हितों के टकराव की नीतियों के अनुसार प्रबंधित किया जा रहा है।
