منوعات

نظام توصيل الدواء ذو ​​الحلقة المغلقة يمكن أن يحسن العلاج الكيميائي

عندما يخضع مرضى السرطان للعلاج الكيميائي، يتم حساب جرعة معظم الأدوية بناءً على مساحة سطح جسم المريض. ويتم تقدير ذلك من خلال دمج طول المريض ووزنه في معادلة يعود تاريخها إلى عام 1916، وتم صياغتها باستخدام بيانات من تسعة مرضى فقط.

هذه الجرعات المبسطة لا تأخذ العوامل الأخرى بعين الاعتبار ويمكن أن تؤدي إلى تلقي المرضى كمية كبيرة جدًا أو قليلة جدًا من الأدوية. ونتيجة لذلك، من المحتمل أن يعاني بعض المرضى من سمية يمكن تجنبها أو الاستفادة غير الكافية من العلاج الكيميائي الذي يتلقونه.

ولجعل جرعات العلاج الكيميائي أكثر دقة، قام مهندسو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) بتطوير نهج بديل لتخصيص الجرعة للمريض. يقوم نظامهم بقياس كمية الدواء الموجودة في نظام المريض، ويتم نقل هذه القياسات إلى وحدة التحكم التي يمكنها ضبط معدل التسريب وفقًا لذلك.

يمكن أن يساعد هذا النهج في التعويض عن الاختلافات في حركية الدواء الناتجة عن تكوين الجسم، والتركيب الجيني، والسمية الناجمة عن العلاج الكيميائي لأعضاء استقلاب الدواء، والتفاعلات مع الأدوية الأخرى التي يتم تناولها، والأطعمة المستهلكة، بالإضافة إلى التقلبات اليومية في الإنزيمات المسؤولة عن التحلل. . يقول الباحثون إن أدوية العلاج الكيميائي.

يقول جيوفاني ترافيرسو، الأستاذ المشارك في الهندسة الميكانيكية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: “من خلال الاعتراف بالتقدم في فهمنا لكيفية استقلاب الأدوية وتطبيق الأدوات الهندسية لتسهيل الجرعات الشخصية، نعتقد أنه يمكننا المساعدة في تغيير سلامة وفعالية العديد من الأدوية”. أخصائي أمراض الجهاز الهضمي في مستشفى بريجهام والنساء والمؤلف الرئيسي للدراسة.

لويس ديريدر، وهو طالب دراسات عليا في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، هو المؤلف الرئيسي لهذه الورقة، والتي تظهر اليوم في المجلة طبي.

مراقبة مستمرة

في هذه الدراسة، ركز الباحثون على عقار يسمى 5-فلورويوراسيل، والذي يستخدم لعلاج سرطان القولون والمستقيم، من بين أمور أخرى. يتم غرس الدواء عادة على مدى 46 ساعة ويتم تحديد الجرعة باستخدام صيغة تعتمد على طول المريض ووزنه، والتي تعطي مساحة سطح الجسم المقدرة.

ومع ذلك، فإن هذا النهج لا يأخذ في الاعتبار الاختلافات في تكوين الجسم التي يمكن أن تؤثر على كيفية انتقال الدواء عبر الجسم، أو الاختلافات الجينية التي تؤثر على كيفية استقلابه. يمكن أن تؤدي هذه الاختلافات إلى آثار جانبية ضارة في حالة وجود الكثير من الأدوية. إذا لم يتم تداول كمية كافية من الدواء، فقد لا يقتل الورم كما هو متوقع.

يقول: “قد يكون لدى الأشخاص الذين لديهم نفس مساحة سطح الجسم أطوال وأوزان مختلفة جدًا، وكتل عضلية أو جينات مختلفة جدًا، ولكن طالما أن الطول والوزن المُدرجين في هذه المعادلة يعطيان نفس مساحة سطح الجسم، فإن جرعتهم هي نفسها”. DeRidder، طالب دكتوراه في برنامج الهندسة الطبية والفيزياء الطبية في برنامج Harvard-MIT في العلوم الصحية والتكنولوجيا.

هناك عامل آخر يمكن أن يغير كمية الدواء في الدم في أي وقت، وهو التقلبات اليومية في إنزيم يسمى ديهيدروبيريميدين ديهيدروجينيز (DPD)، الذي يفكك 5-فلورويوراسيل. يتم تنظيم التعبير عن DPD، مثل العديد من الإنزيمات الأخرى في الجسم، وفقًا لإيقاع الساعة البيولوجية. وبالتالي، فإن تدهور 5-FU بواسطة DPD ليس ثابتًا ولكنه يتغير اعتمادًا على الوقت من اليوم. يمكن أن تتسبب إيقاعات الساعة البيولوجية هذه في تقلب كمية 5-فلورويوراسيل في دم المريض بمقدار عشرة أضعاف أثناء التسريب.

“باستخدام مساحة سطح الجسم لحساب جرعة العلاج الكيميائي، نعلم أنه يمكن أن يكون لدى شخصين سمية مختلفة تمامًا عن العلاج الكيميائي 5-فلورويوراسيل. وبالنظر إلى مريض واحد، يمكن أن يحصلوا على دورات علاج مع الحد الأدنى من السمية ثم الحصول على دورة سمية بائسة شيء ما. لقد تغيرت طريقة استقلاب هذا المريض للعلاج الكيميائي من دورة إلى أخرى، وفشلت جرعاتنا القديمة في التقاط هذا التغيير، ويعاني المرضى بسبب ذلك، دوغلاس روبنسون، طبيب الأورام السريري في معهد دانا فاربر للسرطان ومؤلف الورقة.

إحدى الطرق لمحاولة مواجهة التباين في الحرائك الدوائية للعلاج الكيميائي هي استراتيجية تسمى مراقبة الأدوية العلاجية، حيث يعطي المريض عينة دم في نهاية دورة العلاج. بمجرد تحليل هذه العينة لتركيز الدواء، يمكن تعديل الجرعة، إذا لزم الأمر، في بداية الدورة التالية (عادة بعد أسبوعين لـ 5 فلورويوراسيل). لقد ثبت أن هذا النهج يوفر نتائج أفضل للمرضى، لكنه لا يستخدم على نطاق واسع في العلاجات الكيميائية مثل 5-فلورويوراسيل.

أراد الباحثون في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تطوير نوع مماثل من المراقبة، ولكن بطريقة أتوماتيكية وتسمح بتخصيص الدواء في الوقت الفعلي، مما قد يؤدي إلى نتائج أفضل للمرضى. في نظام “الحلقة المغلقة”، يمكن مراقبة تركيزات الدواء بشكل مستمر، ويتم استخدام هذه المعلومات لضبط معدل ضخ دواء العلاج الكيميائي تلقائيًا والحفاظ على الجرعة ضمن النطاق المستهدف. يسمح نظام الحلقة المغلقة هذا بتخصيص جرعة الدواء لمراعاة التغيرات في إيقاع الساعة البيولوجية لمستويات إنزيم استقلاب الدواء، بالإضافة إلى أي تغييرات في الحرائك الدوائية للمريض منذ آخر علاج له، مثل السمية الناجمة عن العلاج الكيميائي. الأعضاء التي تقوم باستقلاب الأدوية.

يستخدم النظام الجديد الذي صمموه، والمعروف باسم CLAUDIA (منظم تسريب الأدوية الآلي ذو الحلقة المغلقة)، معدات متاحة تجاريًا لكل خطوة. يتم أخذ عينات الدم كل خمس دقائق وإعدادها بسرعة للتحليل. يتم قياس تركيز 5-فلورويوراسيل في الدم ومقارنته بالنطاق المستهدف. يتم إدخال الفرق بين التركيز المستهدف والتركيز المقاس في خوارزمية التحكم، والتي تقوم بعد ذلك بضبط معدل التسريب حسب الضرورة، للحفاظ على الجرعة ضمن نطاق التركيز الذي يكون فيه الدواء فعالاً وغير سام.

يقول ديريدر: “لقد طورنا نظامًا يمكنك من خلاله قياس تركيز الدواء بشكل مستمر وضبط معدل التسريب وفقًا لذلك، للحفاظ على تركيز الدواء ضمن النافذة العلاجية”.

تعديل سريع

وفي الاختبارات التي أجريت على الحيوانات، وجد الباحثون أنه باستخدام كلوديا، يمكنهم الحفاظ على كمية الدواء المنتشرة في الجسم ضمن النطاق المستهدف بحوالي 45٪ من الوقت. ظلت مستويات الدواء في الحيوانات التي تلقت العلاج الكيميائي بدون كلوديا ضمن النطاق المستهدف بنسبة 13٪ فقط من الوقت في المتوسط. وفي هذه الدراسة، لم يقم الباحثون بإجراء أي اختبار لفعالية مستويات الدواء، ولكن يعتقد أن الحفاظ على التركيز ضمن النافذة المستهدفة يؤدي إلى نتائج أفضل وسمية أقل.

تمكنت كلوديا أيضًا من الحفاظ على جرعة 5-فلورويوراسيل ضمن النطاق المستهدف حتى عندما قام الباحثون بإعطاء دواء يثبط إنزيم DPD. وفي الحيوانات التي أعطيت هذا المثبط دون مراقبة أو تعديل مستمر، زادت مستويات 5-فلورويوراسيل ثمانية أضعاف.

في هذا العرض التوضيحي، أجرى الباحثون كل خطوة من العملية يدويًا، باستخدام المعدات المتاحة تجاريًا، لكنهم يخططون الآن للعمل على أتمتة كل خطوة بحيث يمكن إجراء المراقبة وتعديل الجرعة دون أي تدخل بشري.

لقياس تركيزات الأدوية، استخدم الباحثون التحليل الطيفي الكتلي السائل عالي الأداء (HPLC-MS)، وهي تقنية يمكن تكييفها للكشف عن أي نوع من الأدوية تقريبًا.

قال ديريدر: “نتوقع مستقبلًا يمكننا فيه استخدام CLAUDIA لأي دواء يتمتع بالخصائص الحركية الدوائية الصحيحة ويمكن اكتشافه بواسطة HPLC-MS، مما يسمح بتخصيص الجرعات للعديد من الأدوية المختلفة”.

تم تمويل البحث من قبل برنامج زمالة أبحاث الدراسات العليا التابع للمؤسسة الوطنية للعلوم، وزمالة MathWorks، ورئيس التطوير الوظيفي لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كارل فان تاسيل، وقسم الهندسة الميكانيكية بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، ومشروع الجسر، وهو شراكة بين معهد كوخ لأبحاث السرطان التكاملية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ومركز دانا فاربر/هارفارد للسرطان.

المؤلفون الآخرون للمقال هم كايل أ. هير، آرون لوبيز، جوش جينكينز، نينا فيتزجيرالد، إيميلين ماكفيرسون، نيورا فابيان، جوش موريموتو، جاكلين إن. تشو، أميا آر كيرتان، ويام مدني، كيكو إيشيدا، يوهانس إل بي كوزمانين، نعومي. . زكريا، كريستوفر إم. كولانجيلو، هين-وي هوانج، ماكايا تشيليكوا، نيخيل بي. لال، شريا إس. سرينيفاسان، أليسون إم. هايوارد، بريان إم. وولبين، ديفيد ترامبر، تروي كواست، وروبرت لانجر.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى