Stærðfræðilíkön nýtt í baráttunni við krabbamein

Krabbamein er gríðarlega alvarlegur sjúkdómur en rúmlega einn af hverjum þremur greinist með krabbamein einhvern tíma á lífsleiðinni. Þessi illvígi sjúkdómur hefur veruleg áhrif á íslenskt samfélag, fjölskyldur og einstaklinga. Á hverju ári greinast enda að meðaltali hartnær tvö þúsund ný tilfelli hérlendis. Það er því afar brýnt að stunda rannsóknir á þessum sjúkdómi í leitinni að lausnum og lækningu. Mikil áhersla hefur verið lögð á þróun lyfja til að berjast við þennan vágest og þar hafa orðið miklar framfarir síðustu ár. Samhliða lyfjanotkun skapast hins vegar ýmis vandamál sem þarf stöðugt að huga að við meðferð sjúklinga. 

„Vísbendingar eru um að mörg algeng krabbameinslyf hraði þróun lyfjaónæmis ef of stór skammtur er gefinn. Að sama skapi má ekki gefa of lítinn skammt því þá hefur lyfið ekki tilhlýðilega verkun. Verkefnið mitt snýst um að nota einföld stærðfræðilíkön til að rannsaka hver rétti skammturinn er við þessar aðstæður. Ég vil skilja hvernig rétti skammturinn breytist eftir því hverjir eiginleikar krabbameinsins og lyfsins eru og helst finna stærðfræðilegt samband þarna á milli.”

Þetta segir Einar Bjarki Gunnarsson, nýdoktor við Háskóla Íslands, en hans sérsvið liggja í hagnýtri líkindafræði og í stærðfræðilegri líffræði. Á síðustu árum hafa orðið miklar framfarir í að hagnýta reiknilíkön og ýmsar aðferðir verk- og kerfisfræði til að bæta árangur í líffræði, lyfjafræði og læknisfræði.

„Notkun stærðfræðilíkana við val á lyfjameðferðum og bestun skammtastærða fellur innan tiltölulega nýs fræðasviðs sem nefnist stærðfræðilegar krabbameinslækningar eða mathematical oncology á ensku,“ segir vísindamaðurinn. 

„Þar er markmiðið að geta spáð fyrir um svörun hvers og eins sjúklings við ólíkum lyfjameðferðum og geta þannig valið bestu meðferðina fyrir sjúklinginn. Vonir standa til að þessi hugmyndafræði leiði til nýrrar nálgunar við meðhöndlun krabbameina og meira að segja eru einhverjar meðferðarstofur til dæmis í Bandaríkjunum nú þegar byrjaðar að starfa eftir henni.“ 

Verkefnið sem Einar Bjarki vinnur nú að er styrkt af nýdoktorasjóði Háskóla Íslands. 

Mikill áhugi á að nýta stærðfræði í þágu lækninga

Einar Bjarki hefur alla tíð haft mikinn áhuga á strærðfræði og þá erum við ekki bara að tala um að kunna margföldunartöfluna utan bókar. Hann lauk grunnnámi í stærðfræði frá HÍ og lauk síðan meistaranámi í sömu grein í Bandaríkjunum, nánar tiltekið við Minnesota-háskóla sem hefur átt í nánu samstarfi við Háskóla Íslands undanfarna hálfa öld. Einar Bjarki lauk í framhaldinu doktorsnámi frá sama háskóla í iðnaðar- og kerfisverkfræði og var um hríð nýdoktor í Minneapolis. Áhugi hans á stærðfræði er nú að skila sér í leitinni að betri meðhöndlun á fólki með krabbamein.

„Ég hef mestan áhuga á að nota stærðfræði til að þróa og greina einföld líkön af krabbameini. Markmiðið er að skilja hvernig ólíkar tölulegar forsendur, til dæmis varðandi tíðni frumuskiptinga og stökkbreytinga, hafa áhrif á hegðun krabbameinsins og viðbragð þess við lyfjameðferð. Ég hef mjög gaman af kennilega hluta stærðfræðinnar og nálgast rannsóknirnar svolítið frá því sjónarhorni. Mér er hins vegar einnig mikilvægt að rannsóknirnar hafi hagnýtt gildi, að þær stuðli að bættum skilningi á því hvernig krabbamein þróast og hvernig best er að meðhöndla það.“ 

Þróun lyfjaónæmis hefur alvarlegar afleiðingar

Það einfaldar ekki baráttuna við krabbamein að þau eru alls ekki einn sjúkdómur heldur samheiti yfir u.þ.b. 200 mismunandi sjúkdóma sem skiptast hver um sig í marga undirflokka. Allir krabbameinssjúkdómar eiga það sameiginlegt að frumur einhvers staðar í líkamanum fara að fjölga sér stjórnlaust.

„Já, krabbamein er flókið og illvígt safn af sjúkdómum sem snertir flest okkar með einum eða öðrum hætti,“ segir Einar Bjarki. „Á heimsvísu verður eitt af hverjum sex dauðsföllum vegna þessara sjúkdóma. Þróun lyfjaónæmis er ein algengasta orsök þess að krabbameinsmeðferð mistekst. Því er til mikils að vinna að skilja hvernig best er að hægja á eða koma í veg fyrir þróun ónæmisins.“ 

Krabbameinsfruma myndast við það að skemmdir verða í erfðaefni frumunnar. Almennt er talið að það þurfi u.þ.b. fjórar til sex slíkar skemmdir til að heilbrigð fruma breytist í krabbameinsfrumu en þetta er misjafnt eftir tegundum krabbameina. Ekki er að fullu ljóst hvað veldur krabbameinum í öllum tilvikum og fara stöðugt fram rannsóknir á orsakavöldunum, ekki síst til að fyrirbyggja sjúkdóminn. Það skiptir ekki síður miklu að finna sjúkdóminn snemma í ferlinu til að auka líkur á lækningu. Þar skipta rannsóknir miklu. Þær eru líka afar brýnar til að skilja eðli þeirra sjúkdóma sem falla undir þennan flokk og þróun þeirra til að finna betri úrræði. 

„Krabbameinsrannsóknir hafa fyrir löngu sannað gildi sitt,“ segir Einar Bjarki. „Aukinn skilningur á upptökum og þróun krabbameins hefur leitt til bættra forvarna, skimunar og meðferða, sem aftur hefur dregið úr tíðni sjúkdómanna og aukið lífslíkur sjúklinga. Eftir því sem auðveldara verður að safna gögnum um erfðamengi og umframerfðamengi krabbameins skapast tækifæri til að þróa enn árangursríkari meðferðir og gera þær jafnvel algjörlega einstaklingsbundnar þegar fram í sækir.“