قد يؤدي النموذج الرياضي الذي طوره علماء معهد وايزمان للعلوم إلى تحسين سلامة العلاج الكيميائي

وتشرح الدراسة سبب إصابة بعض المرضى بعدوى خطيرة بعد العلاج الكيميائي، وتشير إلى طرق تجنب هذه الظاهرة غير المرغوب فيها

العلاج الكيميائي للسرطان يمكن أن ينقذ الأرواح، ولكنه ينطوي على مضاعفات خطيرة، بما في ذلك الالتهابات. حتى الآن، كان المعيار الرئيسي لتقييم هذا الخطر هو عدد خلايا الدم: إذا كان عدد خلايا الدم البيضاء أقل من قيمة العتبة الحرجة، يعتبر الخطر مرتفعا. يُظهر نموذج جديد طوره علماء رياضيات من معهد وايزمان للعلوم، بالتعاون مع أطباء من مركز مئير الطبي في كفار سابا ومركز أبحاث هوفمان لاروش في بازل، سويسرا، أنه من الضروري لتقييم المخاطر ليس فقط تحديد المخاطر كمية خلايا الدم ولكن أيضًا نوعيتها، والتي تختلف من شخص لآخر.

يعد البحث خطوة مهمة في تطوير مجال الطب الشخصي الناشئ:
قد يؤدي إلى نهج أكثر تخصيصًا للعلاج الكيميائي. على سبيل المثال، في المرضى المعرضين لمخاطر عالية، سيتعين على الأطباء اتخاذ تدابير متزايدة للوقاية من العدوى. ومن ناحية أخرى، سيتم إعفاء المرضى ذوي المخاطر المنخفضة من العلاجات الوقائية غير الضرورية.

نُشرت الدراسة مؤخرًا في المجلة العلمية Journal of ClinicalInvestigations، وأجريت من قبل مجموعة من الباحثين من مجالات مختلفة تمامًا: الرياضيات التطبيقية، والهندسة الكهربائية، وعلم الأورام، وعلم المناعة، وطب الأطفال.

ويشرح النموذج الجديد كيف يعمل الجهاز المناعي في ظل ظروف قلة العدلات، أي انخفاض مستوى خلايا الدم البيضاء، وخاصة من نوع العدلات. في هذه الحالة، التي تنشأ غالبًا بعد العلاج الكيميائي أو زرع نخاع العظم، ولكنها قد تكون أيضًا خلقية، قد تتطور التهابات خطيرة إذا فشل الجهاز المناعي في أداء وظيفته الأساسية: تناول البكتيريا والقضاء عليها. يقول رئيس المجموعة البروفيسور فيرد روم قادر، من قسم علوم الكمبيوتر والرياضيات التطبيقية في معهد وايزمان: "اكتشف نموذجنا الرياضي آليات جديدة مسؤولة عن الاختلافات في درجة التعرض للعدوى بين مرضى قلة العدلات". عن العلم.

يوضح النموذج أنه في حالة قلة العدلات، من المستحيل تفسير علاقات القوة بين الخلايا المناعية والبكتيريا باستخدام النسبة البسيطة بين عدد الخلايا وعدد البكتيريا، أو من خلال تحديد قيمة عتبة دنيا لكمية الخلايا المناعية. الخلايا المناعية. والسبب في ذلك هو أنه عندما يكون عدد العدلات منخفضًا، يدخل الجهاز المناعي للمريض في حالة من التوازن الدقيق - يسمى، من الناحية الرياضية، "الاستقرار الثنائي". قد تنتهك هذه الحالة بشكل كبير بسبب التغيرات الطفيفة في تركيز البكتيريا أو عدد العدلات. ومن العوامل الأخرى التي قد تؤثر بشكل كبير على هذا التوازن درجة كفاءة العدلات، أو درجة نفاذية الأنسجة للبكتيريا – وهذا قد يزيد بسبب العلاج الكيميائي.

وبالتالي، وفقًا للنموذج، ليس من المهم جدًا في الأشخاص الأصحاء أن تختلف وظيفة العدلات من شخص لآخر. ومع ذلك، في المرضى الذين يعانون من قلة العدلات، قد تكون هذه الاختلافات هي الفرق بين الحياة والموت. يستند هذا الاستنتاج إلى دراسة استندت إلى اختبارات أجريت على دم أربعة متطوعين أصحاء. لتطبيق النموذج في الممارسة العملية، يجب إجراء تجربة سريرية شاملة.

لقد قدم النموذج بالفعل حلولاً للعديد من الألغاز الطبية. فهو يساعد، على سبيل المثال، في تفسير سبب إصابة بعض مرضى السرطان بعدوى تهدد حياتهم بعد العلاج الكيميائي، على الرغم من عزلهم في ظروف معقمة. اتضح أنه إذا كانت العدلات "ضعيفة"، فإن كمية صغيرة من البكتيريا، مثل تلك الموجودة بشكل دائم في الأمعاء، تكفي لإمالة التوازن الدقيق لصالح البكتيريا.

تشرح الدراسة أيضًا سبب إصابة بعض المرضى بعدوى شديدة بعد العلاج الكيميائي أو زرع نخاع العظم، حتى عندما يعود عدد العدلات لديهم إلى المستوى الطبيعي نسبيًا. كما ذكرنا سابقًا، لا يؤدي العلاج الكيميائي إلى انخفاض عدد العدلات وإضعاف وظيفتها فحسب، بل يؤدي أيضًا إلى زيادة نفاذية أنسجة المريض للبكتيريا. يُظهر النموذج أنه نتيجة لذلك، يزداد تركيز البكتيريا لدى بعض المرضى بسرعة عالية لدرجة أن عودة العدلات إلى القيم الطبيعية تفشل في التغلب على البكتيريا - التي كان لديها في هذه الأثناء الوقت للتكاثر بشكل كبير. وفي المستقبل، قد يفسر هذا السيناريو أيضًا الحالات النادرة التي تتطور فيها حالات عدوى خطيرة لدى البشر الذين يتمتعون بجهاز مناعة طبيعي. وفقًا للنموذج، في هذه الحالات، قد يؤدي النمو السريع للبكتيريا العنيفة بشكل خاص إلى التغلب على نشاط العدلات، حتى لو كان عددها وكفاءتها طبيعيين.

وقد يساعد النموذج أيضًا الأطباء على فك رموز الحالات الطبية غير المبررة. على سبيل المثال، طفل رضيع تم علاجه في مركز مئير الطبي من قلة العدلات الخلقية الصحية، على الرغم من أن عدد العدلات لديه كان أقل من 200 خلية لكل ميكروليتر من الدم. في المقابل، توفي مريض سرطان بالغ عندما كان عدد العدلات لديه بعد العلاج الكيميائي 380. يشرح النموذج كيف يمكن أن تؤدي المعلمات السريرية، مثل الجودة الرديئة للعدلات، إلى وفاة المريض البالغ على الرغم من التفوق العددي لخلايا العدلات لديه.

وبالإضافة إلى ذلك، قد يساعد النموذج في فهم تطور الالتهابات المتكررة الشديدة لدى بعض المرضى. تمكن أطباء المركز الطبي مئير من إجراء تشخيص لدى ثلث المرضى الذين تم تحويلهم إليهم بسبب إصابات خطيرة. يشير النموذج الرياضي لعلماء معهد وايزمان إلى أن بعض الحالات التي لم يتم حلها على الأقل ربما تكون ناجمة عن مجموعة من العيوب المناعية، مثل الاختلافات في وظيفة العدلات والخلايا المناعية الأخرى.
تم إجراء البحث من قبل باحثين يجمعون بين مجالات التخصص بطريقة غير عادية. ورئيس المجموعة عالم الرياضيات البروفيسور فيرد روم قادر المتخصص في دراسة الأنظمة الديناميكية. المؤلف الأول هو الدكتور روي مالكا، وهو مهندس كهربائي أجرى البحث كجزء من دراسات الدكتوراه في معهد وايزمان، ويقوم حاليًا بإجراء بحث في مجال مماثل في كلية الطب بجامعة هارفارد. فكرة البحث جاءت من قبل الدكتور إليعيزر شوحط، طبيب أورام كبير، وحاصل أيضًا على درجة الدكتوراه في الرياضيات من معهد وايزمان. وهو يعمل الآن في مركز أبحاث لشركة الأدوية هوفمان لاروش في بازل، سويسرا.

وشارك في الدراسة مجموعة من مركز مئير الطبي: البروفيسور باروخ فالاش، رئيس مختبر وظيفة الكريات البيض ورئيس قسم مناعة الأطفال في كلية طب ساكلر في جامعة تل أبيب، ومديرة المختبر رونيت غابرييلي ، الذي أجرى التجارب.

البروفيسور والاش: "يظهر البحث أنه من أجل تحقيق النتائج المثلى في العلاج الكيميائي أو في علاج المرضى الذين يعانون من الالتهابات المتكررة، فمن المستحسن أيضًا التحقق من جودة العدلات لدى المرضى وتركيز البكتيريا فيها. وستساعد مثل هذه الاختبارات في الحد من معدلات الإصابة بالمرض والوفاة، وكذلك في تقليل نفقات العلاج في المستشفيات وتوفير الأدوية باهظة الثمن. علاوة على ذلك، من الممكن بهذه الطريقة تقليل استخدام المضادات الحيوية، وبالتالي سيكون من الممكن الحد من تطور السلالات البكتيرية المقاومة للأدوية".