Моделирование роста и прогрессии опухоли с учетом ее пролиферативной и пространственной гетерогенности

• Автор: Колобов, Андрей Владимирович
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 120 с. : ил

СОДЕРЖАНИЕ

Общая характеристика работы

Глава 1. Математическое моделирование в онкологии.

1.1 Моделирование в исследовании медикобиологических проблем.

1.2 Модели опухолевого роста.

1.3 Гетерогенность клеточных популяций и математические модели опухолевого роста.

1.4 Эмпирические модели росга.

1.5 Структурные модели роста.

1.6 Функциональные кинетические модели.

Глава 2. Кинетика роста многоклеточных опухолевых сфероидов

2.1 Математическая модель.

2.2 Кинетика роста ЕМТбЯо сфероида.
Оценка параметров математической модели.
2.3 Влияние глюкозы на пролиферативную гетерогенность клеточного состава ЕМТбЯо многоклеточных опухолевых сфероидов.
2.4 Обсуждение.
Глава 3. Роль клеточной подвижности в явлении клонального доминирования метастатически активных опухолевых клонов.
3.1 Процесс метастазирования опухолевых клеток.
3.2 Явление клонального доминирования.
3.3 Математическая модель.
3.4 Результаты.
3.5 Обсуждение.
Глава 4. Зависимость формы опухоли от клеточной подвижности и активности протеолитических ферментов вырабатываемых трансформированными клетками.
4.2 Математическая модель.
4.3 Результаты.
4.4 Влияние взаимодействия опухоль нормальная ткань
на скорость роста опухоли
4.5 Обсуждение
Выводы.
Список литературы


Установлено, что процесс доминирования является пороговым относительно коэффициента диффузии, но не зависит от количества подвижных клеток в начале роста гетерогенной опухоли. Такой механизм доминирования является первым наиболее полным обоснованием известного в онкологии явления доминирования в опухоли метастатически активных клеток. Исследование устойчивости формы границ растущей опухоли показало ее пороговый характер относительно типа клеточных потоков преобладающих в опухоли конвекционный или диффузионный. Этот эффект возможно обуславливает особенности в пространственной структуре у различных типов злокачественных опухолей. Таким образом, разработанные математические модели позволяют проводить теоретическое исследование различных процессов и явлений, происходящих в опухоли. На их основе возможно создание математических моделей для исследования фармакокинетики противоопухолевых препаратов при разных схемах их введения. Эти модели в будущем станут необходимым инструментом для индивидуализации и оптимизации противоопухолевой химиотерапии. Апробация работы. Материалы диссертации докладывались и обсуждались на 3 i i i ii, i, , международной конференции iii i i iii, i, i, i ii i i i, , , , международной конференции Нелинейные явления в биологии, Пущино, международной конференции i i i ii. , , Иом Съезде биофизиков России, МГУ, Москва, международной конференции i i i, i, , 5 , i, I, той международной конференции Математика, компьютер, образование, Пущино, . Глава 1. Математическое моделирование в онкологии. Моделирование в исследовании медикобиологических проблем. В последнее время в биологии вообще и в онкологии в частности наметился кризис. Это не кризис методов исследования, наоборот, биология и онкология имеют в своем арсенале достаточно широкий спектр методов, большая часть которых, однако, применима для структурного и функционального изучения биологических макромолекул. В настоящее время скорость получения информации в биологии существенно превышает скорость ее обработки и анализа. Наметившийся кризис это кризис идей. Причин тому много. Одна из них, без сомнения, это огромная сложность самой проблемы. Другой важнейшей причиной этого кризиса является узко специализированная направленность исследований. Вообще, специализация в естественно научных исследованиях является прогрессивной формой познания. Но, повидимому, остается таковой только тогда, когда имеется обобщающая теория или концепция, которая позволяет интегрировать результаты, полученные в узком направлении исследований, в общую картину. К сожалению, в биологических науках такой обобщающей и интегрирующей теории или концепции нет. Однако, обобщение результатов научных исследований есть практически полная прерогатива методов моделирования. Статистические методы являются достаточно эффективными при анализе результатов экспериментальных исследований процессов неживой природы, но мало применимы при . Почему Все хорошо знают, что в биологии вообще, и в онкологии в частности, практически невозможно найти двух экспериментальных исследований, выполненных на одном и том же биологическом объекте, а если еще учесть гетерогенность биологических объектов, их вариабельность и значительную чувствительность к условиям содержания изменчивость, становятся ясными причины малой адекватности статистических методов. Из сказанного очевидна главенствующая роль методов моделирования для создания обобщающих теорий и концепций в биологии. Моделирование в первоначальном смысле этого слова есть воспроизводство реального объекта. Как правило, при моделировании стараются исключить большое число свойств системы и ее окружения, оставив нескольких свойств системы, которые считаются важными.