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    【Evolution Game Theory】优化新辅助联合免疫治疗策略
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    • 目前免疫联合治疗方案已经成为主流治疗策略,其中包括ICIs + Chemo以及ICIs + radiation。但是追求联合治疗方案, 强调1+1>1的治疗思路,是否在肿瘤免疫环境多因素多维度竞争背景下,有悖于精准医疗的宗旨。究竟如何更合理的策划联合方案以及选择人群是核心问题。

    • 本研究从进化博弈论(Evolution Game Theory,EGT)角度出发,在进化竞争背景下探讨瘤内异质性面对IO + chemo治疗时,应如何制定最佳治疗方案。而基于adaptive therapy以及进化生物学理论,是否能为尚处于混沌之中的IO治疗世界,明辨出逐渐分明的边界。



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    选择CCR7作为筛选标签及有效变量

    Evolution Game theory 模型构建的关键,在于Game Rule的发现,而耐药机制,就是这场博弈机制中的核心规则。其决定了在联合治疗方案策划中,优势群体增值动力超越其他群体的核心竞争力。

    研究表明,在乳腺癌AI治疗群体,non-responser中,CCR7的表达明显升高。间接表明AI治疗压力下,可以用CCR7 status标记竞争优势群体。


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    模拟不同player相互角逐

    竞争压力下的优势偏倚,明确模型核心计算因素

         在这场“游戏”中,“庄家”的核心目的是平衡局面,避免优势群体过度增殖从而过早使治疗失败,用瘤内异质性亚群间的竞争力掣肘彼此,从而达到最佳“获益”。

        图A表示利用CCR7以及PD-L1的标签对“玩家”进行分层,而图B基于对现有规则的解读,探讨AI,anti-PD-L1治疗下,不同“玩家”在竞争压力选择下的偏移,CCR7-群体在AI治疗压力下,竞争优势向CCR7+倾斜。同时在免疫治疗环境下,纳入了 t细胞的杀伤作用Kt对整体细胞的影响,不过,这里的模型并未探讨T细胞基线状态的差异性

        C图中,治疗压力对PD-L1+群体的影响,需要借助于T cell的d2 Kt,同时,文中提到PD-L1+会对   neighboring PD-L1-细胞,同样产生b2的影响,这就提示了肿瘤免疫治疗与传统化疗及TKI治疗的不同,是否在利用adaptive therapy相关模型理念时,需区别对待,例如,纳入免疫环境TME的元素到这场博弈衡量中?


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    根据已确立的计算规则(博弈规则)

    不同选择压力下群体性在不同纬度的表现做推演

        该研究利用PEPI score与RFS的相关性,建立新辅助联合治疗方案策略,对预后的不同影响。而PEPI score的评估内容包含肿瘤大小,周围淋巴结侵犯与否,Ki-67水平提示增殖能力等。归纳成亮点,就是肿瘤负荷,以及潜在转移风险。

        于是利用先前确立的模型相互影响因素,可以构建了不同治疗方法对两者(肿瘤负荷v以及转移风险MR)的影响预测曲线。

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    确定不同治疗背景下,各肿瘤亚克隆增殖动力曲线


         同前文一样,这一部分是在另一个层面,演示不同状态分层(CCR7/PD-L1)肿瘤亚群对于治疗压力选择下的增殖动力改变曲线,由于该模型中,默认PD-L1 negative状态为主的基线情况下进行推演的。所以可以看到,单纯anti-PD-L1对于各亚组的影响较小,而在非治疗状态下,PD-L1+亚群呈现增殖动力加强的趋势,这说明在该模型背景下(早期新辅助治疗),PD-L1 status 在进化发展中的作用,有比于晚期作为ICIs应用的biomarker。


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    利用综合数学模型,回答最优治疗策略问题

         最终,权衡肿瘤增殖及转移风险的不同给定方案中,对可能的联合方案给药顺序和持续时长进行了模拟验证,由于默认新辅助方案为给药六个月,这里穷举了每种治疗内容各推迟n个月的结果。结果表明,ICIs先行,AI推迟一个月的方案,肿瘤负荷将会降到最低,更利于新辅助治疗后手术的执行。



    Summary

    1、利用EGT对早期乳腺癌新辅助IO联合AI(芳香酶抑制剂,aromatase inhibitor)治疗策略的优化;

    2、模型内以CCR7,PD-L1 status作为关键标签变量,对肿瘤进行分层分类,构建了包含4位player竞争亚群参与的matrix game model;

    3、利用模型,确定了ICIs一个月先行,五个月Chemo治疗相伴的最佳治疗方案;



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