דיוק המינון ותדירות הטיפול התרופתי, התאמה אישית, שליטה בתופעות הלוואי ואיתור חולים שהטיפול אינו יעיל להם.

ד”ר סבטלנה בונימוביץ, חוקרת מהמחלקה למדעי המחשב והמתמטיקה באוני’ אריאל, עבדה בהייטק והחלה ללמוד יישומים מתמטיים ברפואה כדי ליעל את איכות הטיפול.

סרטן שלפוחית השתן הינו תהליך ממאיר שמקורו בשכבת ה’אפיתל’ המכסה את חלל שלפוחית השתן, מכאן שמו הרפואי ‘סרטן האפיתל’. מדובר בסוג סרטן נפוץ במיוחד בארצות מתקדמות.

ד”ר בונימוביץ, ערכה מחקר שנעשה באמצעות מודלים מתמטיים לשיפור הטיפול בסרטן שלפוחית השתן. המחקר גילה כי ניתן ע”י שימוש במודלים מתמטיים להעניק טיפול תרופתי, שמפעיל את המערכת החיסונית, ומאפשר לדייק במינון ובתדירות לקיחת התרופות.

המודלים מאפשרים תכנון אסטרטגית תדירות ומינון של הטיפול התרופתי בהתאמה לפרמטרים אישיים של החולה, תוך שליטה בתופעות הלוואי וכן איתור חולים, שהטיפול אינו יעיל עבורם.

ד”ר בונימוביץ, עלתה לישראל ממינסק שם למדה מתמטיקה שימושית, פנתה ללימודי ביולוגיה ורפואה, כאשר גילתה כי אופן הטיפול לא מדויק ומבוסס בעיקר על הסתכלות קלינית וכן ניסוי וטעיה. כמתמטיקאית ומתכנתת הפריע לה הטיפול הלא מדויק. היות ולא הייתה לה השכלה בתחום לא הקשיבו לה, לכן החליטה ללמוד והחלה בלימודי תואר שלישי באוני’ ת”א בתחום מודלים מתמטיים בביולוגיה וברפואה, בהנחיית פרופ’ לואיס סטון, החלה פוסט דוקטורט אותו המשיכה אצל פרופ’ הלן ברן מהחוקרות הידועות בעולם בתחום זה.

כיום ד”ר בונימוביץ חוקרת טיפול בשני סוגי סרטן, סרטן הדם ושלפוחית השתן ומטרתה למצוא דרך לבחינת המודלים המתטיים באופן קליני ע”י רופאים ובאמצעות מכשור מדויק.

“שכיחות סרטן שלפוחית השתן, נמצאת במקום ה-8 בקרב גברים, ובמקום ה- 11 בקרב נשים. ולמרות זאת זה לא תחום אטרקטיבי מבחינה תקשורתית ואנשים פחות שומעים עליו, משום שאינו קטלני באופן מידי, מסבירה ד”ר בונימוביץ, אך איכות החיים של הלוקים בו, היא קשה מנשוא. החולה נדרש לעבור כריתה של פוליפים, כימותרפיה וטיפולים קשים נוספים שוב ושוב.  הרעיון של שימוש במודלים המתמטיים ביישום רפואי זה עוד לא נעשה ומטרתו לדייק את אופן הטיפול בסרטן כך שלא יהיה מבוסס על ניסיונות והתבוננות קלינית בלבד”.

המודלים האלו מיועדים לשיפור הטיפול האימונותרפי בעזרת הבקטריה BCG (Bacillus Calmette-Guewrin ). בקטריית BCG היא זן מוחלש של Mycobaterium אשר נמצאת בשימוש למטרות חיסון נגד מחלת השחפת, עד כה למרות המחקר הביולוגי הנרחב בתחום זה, טרם פוענח לעומקו מנגנון הפעולה של הרג התאים הסרטניים. מטרת המחקר הנוכחי היא פיתוח מודל מתמטי המתאר את יחסי הגומלין בין תאי הסרטן, המערכת החיסונית ובקטריית ה BCG החודרת לתאי שלפוחית השתן כתוצאה מהטיפול. ניתוח מתמטי של המודל (משוואות דיפרנציאליות רגילות)  מזהה את נקודות שיווי המשקל, היציבות וההתפצלות.

בעזרת מודל זה ניתן לנבא: (א) מקרים שבהם האימונותרפיה לא תואיל; (ב) עוצמת הטיפול האפקטיבי (מינון שלא יגרום  לתופעות לוואי); (ג) יחסים כמותיים בין המינון של ה-BCG , המצב ההתחלתי של הסרטן לפני הטיפול וקצב גידול הסרטן. ניתוח מתמטי של המודל מתבסס על התיאוריה של Impulsive differential equations . כתוצאה מסימולציות וחישובים אנליטיים משוערכים המינון והערך הקריטי לקצב ההזרקות.

מרב קליק לרנר עוזרת דוברת בתחום מדעים, הנדסה וארכיטקטורה דוברות אוניברסיטת אריאל

המאמר פורסם במגזינים המקצועיים הבאים:

Journal of Theoretical Biology

Bulletin of Mathematical Biology

Mathematical Biosciences and

Discrete and Continuous Dynamical Systems,

Computers in Biology and Medicine,

Mathematical Medicine and Biology,

Kiselyov A., Bunimovich-Mendrazitsky S., Startsev V. 2015. Treatment of Non-Muscle Invasive Bladder Cancer (NMIBC) with bacillus Calmette-Guerin  (BCG): Biological Markers and Simulation Studies. BBA (Biochimica et Biophysica Acta)Clinical. 1-31. IF = 4.554.

Kiselyov A., Bunimovich-Mendrazitsky S., Startsev V. 2015. Key Signaling Pathways in the Muscle-Invasive Bladder Carcinoma: Clinical Markers for Disease Modeling and Optimized Treatment. International Journal of Cancer. 1-31. DOI:10.1002/ijc.29918.IF = 5.08.