Mathematical modeling and molecular imaging to maximize response while minimizing toxicities from systemic therapies in preclinical models of breast cancer

数学建模和分子成像可最大限度地提高乳腺癌临床前模型中全身治疗的反应,同时最大限度地降低毒性

基本信息

  • 批准号:
    10564905
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 47.78万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2022-12-01 至 2025-11-30
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Our overarching goal is to utilize biology-based mathematical models and advanced molecular imaging to dramatically decrease systemic toxicities while either maintaining or accelerating tumor control in preclinical models of breast cancer. Advances in systemic therapies have improved long-term survival in patients with locally-advanced breast cancer, however there has been a concomitant increase in the associated their long-term side effects, including cognitive deficits and cardiac problems. We have developed practical, biology- based mathematical models capable of systematically investigating the timing, order, dosing, and sequencing of combination therapies to identify therapeutic regimens that can potentially maximize response while minimizing toxicity. Preliminary results (both experimental and mathematical) reveal that alternating the order and dosing of combination chemotherapy (doxorubicin) and targeted therapy (Herceptin) can significantly and synergistically enhance response while reducing the chemotherapy dose by 50%. Furthermore, using optimal control theory, we have identified therapeutic regimens suggesting we can achieve tumor control 1.6x faster without increasing the amount of chemotherapy. We propose to develop the mathematical formalism that allows for systematically determining, on a patient specific basis, therapeutic regimens that maximize tumor response and minimize side effects. We then select the most promising options and test them experimentally against established treatment regimens and test for superior outcomes and toxicity. We also seek to develop quantitative imaging technologies capable of characterizing the temporal alterations in brain and cardiac function—organs known to be adversely affected by chemotherapies. We plan to achieve this goal with the following Specific Aims. Aim 1 will validate mathematical predictions for maintaining tumor control with minimal chemotherapy dose by employing optimal control theory to identify and biologically validate (with immunohistochemistry and overall tumor burden measurements) the three most promising combination treatment strategies. Aim 2 will implement advanced molecular imaging to quantify toxicity changes in critical organs during therapy by employing cardiac imaging of membrane potential (18F-TTP+-PET) and brain imaging of microglia activation (TSPO, measured with 18F-DPA- 714-PET) to determine longitudinal differences between long-term effects in animals treated with the standard and the optimized regimens. Completion of these aims will deliver a practical, experimental-computational approach for identifying optimal treatment strategies in pre-clinical mouse models, and appropriate for prospective testing in phase 1 clinical trials. As toxicity is the main dose-limiting factor in cancer treatments, developing methods to control it will dramatically effect patient health.
项目摘要 我们的总体目标是利用基于生物学的数学模型和高级分子成像 在维持或加速肿瘤控制的同时,大大降低全身毒性 乳腺癌的临床前模型。全身疗法的进步改善了患者的长期生存率 随着局部良好的乳腺癌,相关的乳腺癌伴随着 长期副作用,包括认知缺陷和心脏问题。我们已经发展了实用的生物学 - 基于数学模型,能够系统地研究时间,顺序,剂量和测序的基于数学模型 结合疗法以鉴定可以最大程度地减少反应的治疗方案 毒性。初步结果(实验和数学)表明,交替的顺序和剂量 联合化疗(阿霉素)和靶向疗法(赫斯汀)可以显着和协同作用 在将化学疗法剂量降低50%的同时增强反应。此外,使用最佳控制理论, 我们已经确定了治疗方案,表明我们可以更快地实现肿瘤控制,而无需增加 化学疗法的量。我们建议开发数学格式,该格式化允许系统地进行 根据患者的特定基础,确定最大化肿瘤反应并最小化侧面的治疗方案 效果。然后,我们选择最有希望的选择,并在实验中对其进行测试 方案并测试出色的结果和毒性。我们还寻求开发定量成像技术 能够表征大脑和心脏功能的暂时变化 - 孔已知是不利的 受化学疗法影响。我们计划以以下特定目标来实现这一目标。 AIM 1将验证 通过采用最佳的化学疗法剂量来维持肿瘤控制的数学预测 控制理论以识别和生物学验证(具有免疫组织化学和整体肿瘤伯嫩 测量)三种最有希望的组合治疗策略。 AIM 2将实施高级 分子成像通过采用心脏成像来量化关键器官的毒性变化 膜电位(18F-TTP+-PET)和小胶质细胞激活的脑成像(TSPO,用18F-DPA-测量 714-PET)确定用标准治疗的动物长期影响之间的纵向差异 和优化的方案。这些目标的完成将提供实用的实验计算 识别临床前鼠标模型中最佳治疗策略的方法,适合 在第1阶段临床试验中的前瞻性测试。由于毒性是癌症治疗中的主要剂量限制因素,因此 开发控制它的方法将极大地影响患者的健康。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Anna C. Sorace其他文献

Anna C. Sorace的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Anna C. Sorace', 18)}}的其他基金

Personalizing immunotherapy in HER2+ breast cancer through quantitative imaging
通过定量成像对 HER2 乳腺癌进行个性化免疫治疗
  • 批准号:
    10570913
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 47.78万
  • 项目类别:
Personalizing immunotherapy in HER2+ breast cancer through quantitative imaging
通过定量成像对 HER2 乳腺癌进行个性化免疫治疗
  • 批准号:
    10338122
  • 财政年份:
    2020
  • 资助金额:
    $ 47.78万
  • 项目类别:
Preclinical Imaging Shared Facility
临床前成像共享设施
  • 批准号:
    10362787
  • 财政年份:
    1997
  • 资助金额:
    $ 47.78万
  • 项目类别:
Preclinical Imaging Shared Facility
临床前成像共享设施
  • 批准号:
    9895648
  • 财政年份:
  • 资助金额:
    $ 47.78万
  • 项目类别:

相似国自然基金

时空序列驱动的神经形态视觉目标识别算法研究
  • 批准号:
    61906126
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
本体驱动的地址数据空间语义建模与地址匹配方法
  • 批准号:
    41901325
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    22.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
大容量固态硬盘地址映射表优化设计与访存优化研究
  • 批准号:
    61802133
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    23.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
IP地址驱动的多径路由及流量传输控制研究
  • 批准号:
    61872252
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    64.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
针对内存攻击对象的内存安全防御技术研究
  • 批准号:
    61802432
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似海外基金

The Proactive and Reactive Neuromechanics of Instability in Aging and Dementia with Lewy Bodies
衰老和路易体痴呆中不稳定的主动和反应神经力学
  • 批准号:
    10749539
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 47.78万
  • 项目类别:
MAIT cells in lupus skin disease and photosensitivity
MAIT 细胞在狼疮皮肤病和光敏性中的作用
  • 批准号:
    10556664
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 47.78万
  • 项目类别:
Effects of Aging on Neuronal Lysosomal Damage Responses Driven by CMT2B-linked Rab7
衰老对 CMT2B 相关 Rab7 驱动的神经元溶酶体损伤反应的影响
  • 批准号:
    10678789
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 47.78万
  • 项目类别:
The role of core circadian regulator Bmal1 in axonal regeneration and nerve repair
核心昼夜节律调节因子 Bmal1 在轴突再生和神经修复中的作用
  • 批准号:
    10677932
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 47.78万
  • 项目类别:
Translational Research and Implementation Science for Nurses (TRAIN) Program 2.0
护士转化研究和实施科学 (TRAIN) 计划 2.0
  • 批准号:
    10680769
  • 财政年份:
    2023
  • 资助金额:
    $ 47.78万
  • 项目类别:
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了