«Η ισχύς εν τη ενώσει» είναι η φράση που συνοψίζει ίσως με τον καλύτερο τρόπο τον ξεχωριστό χαρακτήρα του μεγάλης κλίμακας τετραετούς ευρωαμερικανικού ερευνητικού προγράμματος CHIC με τίτλο «Υπολογιστικοί ορίζοντες στον καρκίνο. Αναπτύσσοντας μετα- και υπερ-πολυκλιμακωτά μοντέλα και αποθετήρια για την in silico ογκολογία». Μια dream team ερευνητικών ομάδων από ακαδημαϊκά ιδρύματα και ερευνητικά κέντρα –τα Πανεπιστήμια Οξφόρδης, Πενσυλβανίας, Βέρνης, Λουβαίνης, Ζάαρλαντ (Γερμανία), το Πανεπιστημιακό Κολέγιο του Λονδίνου, το Ινστιτούτο Τεχνολογίας και Ερευνας (ΙΤΕ), το ΤΕΙ Κρήτης –ανοίγει νέους ορίζοντες στην εξατομικευμένη αντιμετώπιση του καρκίνου. Ενα διεθνώς πρωτοποριακό εγχείρημα που «ντύνεται» τα ελληνικά χρώματα, με γενικό επιστημονικό συντονιστή το Ερευνητικό Πανεπιστημιακό Ινστιτούτο Συστημάτων Επικοινωνιών και Υπολογιστών (ΕΠΙΣΕΥ) του Εθνικού Μετσοβίου Πολυτεχνείου.
Βασικός στόχος του προγράμματος είναι η ανάπτυξη υπερμοντέλων, πολύ σύνθετων δηλαδή μαθηματικών και υπολογιστικών μοντέλων, τα οποία προσομοιώνουν την αύξηση καρκινικών όγκων και την απόκρισή τους –και των επηρεαζόμενων φυσιολογικών ιστών –σε διάφορα θεραπευτικά σχήματα σε όλες τις χωρο-χρονικές κλίμακες στις οποίες εξελίσσονται τα επί μέρους βιολογικά φαινόμενα και οι σχετικές κλινικές επεμβάσεις. Αξιοποιώντας τα κλινικά δεδομένα κάθε ασθενούς (τομογραφικά, ιστοπαθολογικά, μοριακά, ιστορικά κ.τ.λ.), οι «ογκοπροσομοιωτές», αφού ολοκληρωθεί η κλινική επιβεβαίωση της αξιοπιστίας τους, θα παρέχουν τη δυνατότητα στον θεράποντα ιατρό να πειραματιστεί in silico, δηλαδή στον υπολογιστή, με υποψήφια θεραπευτικά σχήματα ώστε να επιλέξει το βέλτιστο σχήμα για τον συγκεκριμένο ασθενή. Αναμένεται επίσης να συμβάλουν στον καλύτερο σχεδιασμό και στην αξιοποίηση πολυδάπανων και μακροχρόνιων κλινικών αλλά και πειραματικών ελέγχων αντικαθιστώντας εν μέρει ακόμη και τη χρήση πειραματόζωων.
«Αντισυμβατική προσπάθεια»


Η κεντρική ιδέα, που ανήκει στον δρα Γεώργιο Σταματάκο, διευθυντή Ερευνών στο ΕΠΙΣΕΥ-ΕΜΠ, επισκέπτη καθηγητή στη Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών και γενικό επιστημονικό συντονιστή του CHIC, δεν είναι σημερινή. Η προσπάθεια ξεκίνησε ήδη από το 1997, ενώ η έννοια του ογκοπροσομοιωτή προτάθηκε από τον ίδιο το 2002. Αν και δεν είναι ιατρός αλλά ηλεκτρολόγος -μηχανικός, το μεταπτυχιακό του επάνω στη Βιοϊατρική Τεχνολογία στη Γλασκώβη, οι διδακτορικές σπουδές του, καθώς και η μεταδιδακτορική έρευνα στο ΕΜΠ, σε συνεργασία με μεγάλα ιατρικά κέντρα, όπως οι Ιατρικές Σχολές του Πανεπιστημίου Αθηνών και του Χάρβαρντ, του άνοιξαν έναν δρόμο ζωής. «Θα έλεγα ότι «κατασκευάστηκα» για να φέρω σε πέρας αυτή την ελάχιστη συμβολή που στο επίκεντρό της έχει τον ασθενή. Αυτό το όραμα μοιράζονται και άλλοι με τους οποίους συστρατευόμαστε σε μια πολυάνθρωπη, διηπειρωτική και μάλλον αντισυμβατική προσπάθεια με το σύνθημα «Λιγότερος πόνος, περισσότερη ζωή»» λέει μιλώντας στο «Βήμα».
Οι συνθήκες ωρίμασαν διαχρονικά, με αποτέλεσμα η Ευρωπαϊκή Επιτροπή να προκρίνει το CHIC (http://www.chic-vph.eu) με χρηματοδότηση από την ίδια με 10.582.000 ευρώ. Σήμερα, στον τρίτο χρόνο υλοποίησης, η επιστημονική αξιολόγηση μέσω πέντε ανεξάρτητων διεθνών κριτών χαρακτηρίζει «εξαιρετική» την πρόοδο του έργου, που ολοκληρώνεται τον Μάρτιο του 2017. «Στόχος μας είναι να ολοκληρωθούν και να υποστούν τους αρχικούς κλινικούς ελέγχους ως τότε τα τεχνολογικά υποστηριζόμενα υπερμοντέλα για τους εξής τρεις τύπους καρκινικών όγκων: για το νεφροβλάστωμα, το μη μικροκυτταρικό καρκίνωμα του πνεύμονα και το παιδιατρικό πολύμορφο γλοιοβλάστωμα, για το οποίο η αντιμετώπιση βασίζεται στην ανοσοθεραπεία σε συνδυασμό με χημειοθεραπεία και ακτινοθεραπεία. Η εν λόγω νέα θεραπευτική μέθοδος που εφαρμόζεται στο Πανεπιστήμιο της Λουβαίνης φαίνεται να έχει σημαντικό μέλλον» εξηγεί ο δρ Σταματάκος.
Διεπιστημονική «κοινοπραξία»


«Μια απόφαση ιατρικής δεν θα βασίζεται πια μόνο σε φαινομενολογικές και εμπειρικές παρατηρήσεις μέσω κλινικών ελέγχων και στατιστικών αναλύσεων αλλά και στη λεπτομερή εφαρμογή πολυσύνθετων βιολογικών νόμων και κανόνων μέσω υπολογιστή» εξηγεί ο ερευνητής. Για να γίνει αυτό, ο ιατρός χρειάζεται την υποστήριξη βιολόγων, φυσικών, χημικών, μαθηματικών, μηχανικών και επιστημόνων πληροφορικής. Επιχειρώντας μια αποκωδικοποίηση της διεθνούς επιστημονικής κοινοπραξίας, κάθε συμμετέχουσα ομάδα κάνει ακριβώς αυτό για το οποίο θεωρείται κορυφαία. Για παράδειγμα, το ΕΠΙΣΕΥ-ΕΜΠ αναπτύσσει τον κεντρικό ογκοπροσομοιωτή, καρδιά του όλου συστήματος, με εστίαση στους βασικούς πολυκλιμακωτούς βιολογικούς νόμους της ανάπτυξης καρκινικών όγκων και της απόκρισής τους σε θεραπευτικά σχήματα. Το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης έχει αναλάβει τη λεπτομερή προσομοίωση της ανάπτυξης αιμοφόρων αγγείων στον καρκινικό όγκο (νεοαγγειογένεση), στην οποία διαθέτει μεγάλη εμπειρία. Τα παραπάνω συνδυάζονται με μοντέλα που δείχνουν πώς αλλάζει το σχήμα ενός όγκου, λαμβανομένων υπόψη των γειτονικών ιστών και οργάνων, συνεισφορά που έχει αναλάβει το Πανεπιστήμιο της Βέρνης.
Η κατάλληλη τεχνολογική υποδομή αποτελεί ένα ακόμη στοίχημα. Ολόκληρα συστήματα υποστήριξής της αναπτύσσονται από την ομάδα τεχνολογίας βάσει των κλινικών και υπολογιστικών απαιτήσεων. Ειδικές τεχνολογικές υποδομές για τη χρήση του ολοκληρωμένου προσομοιωτικού συστήματος στο πραγματικό κλινικό περιβάλλον αναπτύσσονται από το ΙΤΕ στην Κρήτη.

«Χρειάζονται φυσικά μεγαλύτερα άγχη, κόποι και θυσίες σε σχέση με συναδέλφους μας στις ΗΠΑ και την Ευρώπη, όμως μπορούμε και τα καταφέρνουμε. Ηγούμαστε διεθνών προσπαθειών σε τομείς αιχμής και αποδεικνύουμε ότι μπορούμε να συνεργαστούμε άριστα ακόμη και μεταξύ μας εντός Ελλάδας, πράγμα που δεν είναι δυστυχώς αυτονόητο» λέει ο καθηγητής για τις τεράστιες δυνατότητες των ελλήνων επιστημόνων.


Μια νέα προσέγγιση
Τον τελικό λόγο έχει ο γιατρός
Με ένα παράδειγμα ο δρ Σταματάκος εξηγεί πώς ο πολυκλιμακωτός διομαδικός ογκοπροσομοιωτής θα «οδηγήσει» τους γιατρούς στη βέλτιστη επιλογή θεραπείας, δεδομένου ότι η ως σήμερα πρόοδος του έργου έχει δείξει πως υπάρχει δυνατότητα εξατομίκευσής της. «Ενα παιδί που διαγιγνώσκεται με νεφροβλάστωμα πρέπει να υποβληθεί αμέσως σε χειρουργική εξαίρεση του όγκου και να ακολουθήσει χημειοθεραπεία σύμφωνα με το βορειοαμερικανικό πρωτόκολλο θεραπείας ή το αντίστροφο, σύμφωνα με το ευρωπαϊκό και διεθνές πρωτόκολλο;» θέτει το ερώτημα. Η προσπάθεια επικεντρώνεται στην αξιοποίηση των απεικονιστικών δεδομένων, καθώς και των μοριακών δεδομένων που αναφέρονται κυρίως στα μικροRNAs. Λαμβάνοντας υπόψη την έκφραση των μικροRNAs, μαζί με τα τομογραφικά και κάποια γενικά κλινικά δεδομένα του παιδιού, ο γιατρός θα μπορεί να εκτιμήσει μέσω προσομοιωτικού πειραματισμού στον υπολογιστή τη μείωση του όγκου για δεδομένο θεραπευτικό πρωτόκολλο και ακολούθως να σχεδιάσει εξατομικευμένα τη στρατηγική του.

«Εχουμε μια νέα προσέγγιση πια που θα οδηγήσει ακόμη και στον σχεδιασμό νέου τύπου κλινικών ελέγχων. Αυτοί θα μας δώσουν την οριστική κλινική απάντηση αν οι ογκοπροσομοιωτές οδηγούν τελικά σε καλύτερες αποφάσεις, πράγμα που όμως δεν αναμένεται να ολοκληρωθεί πριν από την τετραετία» επισημαίνει ο δρ Σταματάκος στο «Βήμα». Προς το παρόν σημαντικότερο μήνυμα του όλου εγχειρήματος είναι πως, όσο πολύπλοκο φαινόμενο και αν είναι ο καρκίνος, «πολλοί άνθρωποι σε διηπειρωτικό επίπεδο έχουν αποφασίσει να μην παραιτηθούν από την εις βάθος και πλάτος λεπτομερή εξιχνίασή του, την προσομοίωσή του και την αποτελεσματική αντιμετώπισή του».

ΔΕΔΟΜΕΝΑ
Ποιας μορφής είναι τα κλινικά δεδομένα; Πώς πρέπει να ενωθούν προϋπάρχοντα υπομοντέλα; Πώς πρέπει να απεικονιστούν τα αποτελέσματα: σαν απλοί αριθμοί, σαν γραφήματα, τρισδιάστατα, με κίνηση, με τεχνολογίες εικονικής πραγματικότητας ή σε βίντεο; Απώτερος στόχος είναι να παρέχουν στους γιατρούς έναν εύχρηστο, γρήγορο και αξιόπιστο σύμμαχο έναντι του καρκίνου.

Ο δρ Γεώργιος Σταματάκος έχει διαμορφώσει το μάθημα της «Πολυκλιμακωτής Προσομοίωσης της Ασθένειας του Καρκίνου και In Silico Ιατρικής», το οποίο έχει ενταχθεί στο Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του ΕΜΠ _ το πρώτο διεθνώς στον τομέα.

ΕΝΤΥΠΗ ΕΚΔΟΣΗ