Ιατρική Ακρίβεια και Βιοϊατρική Τεχνολογία στην μάχη του καρκίνου

Γράφει ο Δρ. Γιώργος Κολοστούμπης

Ο καρκίνος αποτελεί μια από τις κύριες αιτίες θανάτου σ’ ολόκληρο τον κόσμο, η ασθένεια αυτή χαρακτηρίζεται από ανεξέλεγκτο πολλαπλασιασμό κυττάρων που εμφανίζουν ποικίλο βαθμό πιστότητας με τα προγονικά και δημιουργούν (κακοήθεις) όγκους μάζες καρκινικών κυττάρων ή νεοπλασίες [1,3,6,7]. Σήμερα, έχουμε πλέον τη δυνατότητα της τεχνολογίας να εφαρμόζουμε ως εργαλείο για την μοριακή ιατρική, βιολογίας παρέχοντας τους την υπολογιστική ισχύ και τις μηχανικές μεθόδους ακριβείας εκείνη τη χρονική στιγμή που τα εργαλεία και το περιβάλλον της, διαθέτουν τη δυνατότητα να περάσουμε σε μια νέα εποχή της εξατομικευμένης θεραπείας και τη μελέτη του καρκίνου.

Τα τελευταία χρόνια, υπάρχει μια έντονη τάση για ανάπτυξη της «Ιατρικής Ακριβείας», όπου είναι ένα νέο επιστημονικό πεδίο υπόδειγμα της Ιατρικής καθώς έχει ως βάση στη κατανόηση, τη μοναδικότητα κάθε ασθενούς. Δεν κάνουμε αναφορά ως παράδειγμα στον καρκίνο του παχέος εντέρου, αλλά προσεγγίζουμε τον κάθε ασθενή που ανήκει στην συγκεκριμένη κατηγορία του καρκίνου με εξειδικευμένες θεραπείες για πιο ευεργετικά αποτελέσματα κατά την πορεία της νόσου.

Η Ιατρική Ακριβείας, σε συνεργασία με άλλες επιστήμες στο χώρο της Υγείας, αποτελεί ένα είδος «επιστημονικής επανάστασης». Η ύπαρξη των κλινικών δεδομένων, η δυνατότητα διαχείρισης τους, η εξέλιξη της τεχνολογίας σε τομείς όπως η μελέτη του DNA με ακολουθιακές μεθόδους, έρχεται να λύσει τους περιορισμούς της έρευνας που βασιζόταν όχι μόνον στην παρατήρηση των πειραμάτων, αλλά δε την αξιοποίηση τους σε διεθνή επίπεδο από τις πληροφορίες που λαμβάνουμε από τις εξετάσεις του κάθε ασθενούς με συγκεκριμένη βλάβη και συγκεκριμένο φάρμακο.

Περισσότερα είδη δεδομένων ανακαλύπτονται σε μεγάλες κλίμακες, κυτταρικά μέρη, παραλλαγές με βάση τον ιστό, ανατομικές ιδιότητες και πληθυσμιακή ποικιλομορφία [1,3]. Οι προκλήσεις για υπολογιστική ανάλυση σε πολλαπλά επίπεδα και σύνθετη ολοκλήρωση αυτών των αναλύσεων είναι μεγαλύτερες από ποτέ. Η αύξηση των δεδομένων και των ταχύτερων υπολογιστών, η κυρίαρχη δύναμη προόδου, ή ύπαρξη νέων ιδεών και τρόπων σκέψης επιτρέπουν την ανάπτυξη του τομέα μέχρι και τη μελλοντική αντικατάσταση της μνήμης με ζωντανά κύτταρα και ενίσχυση με τη χρήση της νάνο-τεχνολογίας, δίνοντας τη δυνατότητα πολύπλοκης επικοινωνίας, καθώς τη δυνατότητα προγραμματισμού σε πραγματικό χρόνο, υπερσύγχρονες διεπαφές και καταιγιστικές λειτουργίες.

Η οργάνωση του πλήθους των βιολογικών δεδομένων σε βάσεις δεδομένων σε συνδυασμό με την χρήση αλγορίθμων σύγκρισης αλληλουχιών και ταχείας αναζήτησης βάσεων δεδομένων παρέχει τεράστιες δυνατότητες στην έρευνα του καρκίνου. Η σύγκριση του γενετικού υλικού των καρκινικών κυττάρων με αυτό των υγειών και ακολουθιακές μεθόδους, πραγματοποιεί την ταυτοποίηση και τον χαρακτηρισμό των γενετικών αλλαγών που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της εξαλλαγής των κυττάρων από υγιή σε καρκινικά, υλοποιήσιμο στόχο[2,5]. Στην εμφάνιση της νόσου είναι δυνατή η έγκαιρη διάγνωση της, όπως έχει πραγματοποιηθεί για τον καρκίνο του παχέος εντέρου και η δημιουργία φαρμάκων για την αντιμετώπιση της.

Η χρήση των ακολουθιακών μεθόδων ενδείκνυται για την ανάπτυξη εξατομικευμένης θεραπείας του καρκίνου, όπου είναι δυνατός ο εντοπισμός των συγκεκριμένων αλλαγών που οδήγησαν στην εμφάνιση της νόσου σε συγκεκριμένο ασθενή μέσω της σύγκρισης του γενετικού υλικού των καρκινικών του κυττάρων με αυτό των υγειών, άρα μπορούμε να οδηγηθούμε στη δημιουργία των κατάλληλων φαρμάκων για τους ασθενείς.
Η έλευση νέων γονιδιακών τεχνολογιών, όπως η απεικόνιση του συνόλου της γονιδιακής έκφρασης και ο συγκριτικός υβριδισμός του γονιδιώματος, παρέχουν ένα νέο σημαντικό μέσο τόσο για τη σύγκριση των ομοιοτήτων και των διαφορών οι οποίες απαντώνται σε επίπεδο γονιδιακής έκφρασης μεταξύ πειραματόζωων (π.χ. ποντίκια) και ανθρώπων[4,5]. Σε παγκόσμια κλίμακα τα μοριακά μονοπάτια αφορούν στον ανθρώπινο καρκίνο όπου και αξιολογείται.

Η γονιδιακή επανάσταση που συνέβη τα προηγούμενα χρόνια χωρίς την υποβοήθηση που δέχτηκε ειδικά πριν το τέλος της ιδιαίτερα εξελιγμένων στατιστικών αλγορίθμων, μεταξύ των οποίων βρίσκονται η ανάλυση της ακολουθίας του DNA, η γονιδιακή έκφραση σε συστοιχίες μικροδιατάξεων καθώς και η ακολουθιακή ανάλυση του γονιδιώματος[2,4,7]. Η τέχνη της συλλογής των δεδομένων και η ένωση τους προς τη λύση ενός και μόνο προβλήματος θεωρείται παραδοσιακά ως σημαντικό μέρος της επιστημονικής προσπάθειας, οι πρόσφατες εξελίξεις στον τομέα της βιοϊατρικής τεχνολογίας, μας δείχνουν ότι η ανάλυση των δεδομένων και η ερμηνεία τους είναι βήματα που καθορίζουν το συνολικό ρυθμό απόκτησης της βιολογικής γνώσης και κατανόησης των θεραπευτικών διαδικασιών.

Οι περισσότερες θεραπείες του καρκίνου φαίνεται πως φέρουν αποτελέσματα σε ένα μικρό σύνολο ασθενών, κάτι που είναι πολύ λογικό να παραμείνει έτσι για πολλά από τα νέα αντικαρκινικά φάρμακα που στόχο έχουν το μοριακό επίπεδο του οργανισμού. Ήδη διαφαίνεται σε ένα μεγάλο αριθμό ασθενών οι οποίοι διαδέχονται θεραπευτικές αγωγές χωρίς αποτέλεσμα αυξάνοντας έτσι , εκτός από τον πόνο και την αγωνία των συγγενών και των ίδιων και το οικονομικό βάρος που θα πρέπει να καλύπτουν τα ταμεία υγείας, ειδικά στις ανεπτυγμένες χώρες. Η κεντρική σημασία για τον άνθρωπο είναι να αναπτυχθούν εργαλεία ακριβείας που θα μεταφέρουν την κατάλληλη θεραπεία στον σωστό ασθενή και θα έχουν ως βάση ένα βιολογική χαρακτηρισμό καθενός εκ των όγκων των ασθενών.

Στην καταπολέμηση του καρκίνου η χρήση των ακριβών διαγνωστικών μεθόδων μας οδήγησαν στο να στραφούμε σε κάτι διαφορετικό από τις αδόμητες μελέτες ετερογενών ομάδων του πληθυσμού που συνήθως στοιβάζονται στη βιβλιογραφία και που σχεδόν ποτέ δεν επικυρώνονται από ανεξάρτητες πηγές ή εφαρμόζονται σε ευρεία βάση[3,4].

Πολλά από τα υπέρ-εκφραζόμενα γονίδια και οι μεταλλάξεις τους συνήθως δεν αποτελούν καλούς μοριακούς στόχους και για αυτό το λόγω υπολειπόμενων υπό-κλόνων οι οποίοι είναι ανθεκτικοί στη συγκεκριμένη θεραπευτική διαδικασία[2]. Η μετάλλαξη συμβαίνει στα πρώτα στάδια της ογκογένεσης και αποσυντονίζει τη διαδικασία που οδηγεί την αύξηση του όγκου σε όλους του υπό-κλώνους του. Για παράδειγμα έχουν παρατηρηθεί μεταλλάξεις σε διάφορα γονίδια, τα οποία απαντώνται στη χρόνια μυελογενή λευχαιμία, στον καρκίνου του στήθους, σε όγκους του γαστροισοφαγικού σωλήνα, στον καρκίνο των πνευμόνων και στο μελάνωμα[3]. Η ανάπτυξη όσο και η εφαρμογή τέτοιων μεθόδων Ιατρικής Ακριβείας, από ομάδες διαφορετικών ειδικοτήτων οι οποίες επιτελούν προσανατολισμένες διεθνείς έρευνες είναι ιδιαίτερα σημαντικές για το σύνολο των βημάτων που μπορούμε να ακολουθήσουμε στην καταπολέμηση του καρκίνου.

Στην προσπάθεια μας αυτή η βιοϊατρική έρευνα, τα τελευταία χρόνια προσπαθεί να προωθήσει νέα γνώση που θα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την καλύτερη κατανόηση στην επάρατη νόσο, με ανάπτυξη νέων θεραπειών.

Ο Δρ. Γιώργος Κολοστούμπης (MD, PhD), εργάζεται ως κλινικός ερευνητής του Πανεπιστημιακού Κέντρου του Καρκίνου στο Αμβούργου, – Universitäres Cancer Centre Hamburg, στην ανάπτυξη νέων διαγνωστικών και θεραπευτικών μεθόδων για πρόληψη, πρόγνωση, διάγνωση, θεραπεία και κλινική φροντίδα των ασθενών που πάσχουν από καρκίνο. Απο τα φοιτητικά του έτη υπηρετεί τον χώρο της Υγείας και την εξέλιξη της Ιατρικής, συμβάλλοντας θετικά στη βελτίωση των παρεχόμενων υπηρεσιών υγείας εξασφαλίζοντας την υποστήριξη των κλινικών μελετών, διαδικασιών, μέσα από την μοριακής ιατρικής και βιοϊατρική έρευνα. Κατά την πορεία αυτής της διαδρομής του έχει ως σύμμαχο, τους μελέτη των βιοδείκτών, την αεραγωγή της τεχνητής νοημοσύνης, την στατιστική ακολουθώντας πιστά την εξέλιξη της τεχνολογίας με την συνεργασία άλλων επιστημόνων που βρίσκονται σε διεθνή και ευρωπαϊκά κέντρα έρευνας και τεχνολογίας. Από το 2010 έως και σήμερα συμμετέχει ως εμπειρογνώμονας και αξιολογητής στα Ευρωπαϊκά πλαίσια στήριξης και προγράμματα (Horizon 2020, Marie Curie sklodowska, ERC, κ.α) στον τομέα της Υγείας.

Βιβλιογραφία

1. Coyne GO, Takebe N, Chen AP. Defining precision: The precision medicine initiative trials NCI-MPACT and NCI-MATCH. Curr Probl Cancer. 2017 May-Jun;41(3):182-193. doi: 10.1016/j.currproblcancer.2017.02.001. Epub 2017 Feb 11. PMID: 28372823.
2. Chen AP, Eljanne M, Harris L, Malik S, Seibel NL. National Cancer Institute Basket/Umbrella Clinical Trials: MATCH, LungMAP, and Beyond. Cancer J. 2019 Jul/Aug;25(4):272-281. doi: 10.1097/PPO.0000000000000389. PMID: 31335391; PMCID: PMC6658131.
3. Johnson TM. Perspective on Precision Medicine in Oncology. Pharmacotherapy. 2017 Sep;37(9):988-989. doi: 10.1002/phar.1975. Epub 2017 Aug 7. PMID: 28632968; PMCID: PMC5669055.
4. König IR, Fuchs O, Hansen G, von Mutius E, Kopp MV. What is precision medicine? Eur Respir J. 2017 Oct 19;50(4):1700391. doi: 10.1183/13993003.00391-2017. PMID: 29051268.
5. Mukherjee S. Genomics-Guided Immunotherapy for Precision Medicine in Cancer. Cancer Biother Radiopharm. 2019 Oct;34(8):487-497. doi: 10.1089/cbr.2018.2758. Epub 2019 Jul 16. PMID: 31314580; PMCID: PMC6802731.
6. Pauli C, Hopkins BD, Prandi D, Shaw R, Fedrizzi T, Sboner A, Sailer V, Augello M, Puca L, Rosati R, McNary TJ, Churakova Y, Cheung C, Triscott J, Pisapia D, Rao R, Mosquera JM, Robinson B, Faltas BM, Emerling BE, Gadi VK, Bernard B, Elemento O, Beltran H, Demichelis F, Kemp CJ, Grandori C, Cantley LC, Rubin MA. Personalized In Vitro and In Vivo Cancer Models to Guide Precision Medicine. Cancer Discov. 2017 May;7(5):462-477. doi: 10.1158/2159-8290.CD-16-1154. Epub 2017 Mar 22. PMID: 28331002; PMCID: PMC5413423.
7. Tsimberidou AM. Targeted therapy in cancer. Cancer Chemother Pharmacol. 2015 Dec;76(6):1113-32. doi: 10.1007/s00280-015-2861-1. Epub 2015 Sep 21. PMID: 26391154; PMCID: PMC4998041