Modeling the chemotherapy-induced selection of drug-resistant traits during tumor growth

ظهور مقاومت در برابر مواد مخدر یک چالش عمده در شیمی درمانی است. در این مقاله ما یک مدل ریاضی برای مطالعه پویایی مقاومت دارویی در تومورهای جامد ایجاد می کنیم. مدل ما به دنبال پویایی تومور است، فرض بر این است که جمعیت سلول های سرطانی به یک متغیر فنوتیپ وابسته است که با سطح مقاومت به یک ماده سمی است. معادله تراکم تومور به عنوان یک معادله واکنش-انتشار با یک دوره فشار که به تراکم سلولی محلی بستگی دارد، نوشته شده است. این مدل شامل پویایی مواد مغذی و دو نوع مختلف از داروها می شود: داروهای سیتوتوکسیک که به طور مستقیم میزان مرگ و میر سلول های سرطانی را تحت تاثیر قرار می دهند و داروهای سیتواستاتیک که میزان تکثیر را کاهش می دهد. این مدل به طور موفقیت آمیز رویکرد مقاومت دارویی ساختاری فنوتیپ با مدل رشد تومور نامتقارن در فضا را ادغام می کند. از طریق تجزیه و تحلیل و شبیه سازی ها، تاثیر ناهمگنی فضایی و فنوتیپی بر رشد تومور را تحت شیمی درمانی بررسی می کنیم. ما نشان می دهیم که سلول های سرطانی ناهمگن ممکن است به دلیل دینامیک انتخاب محیط، ظاهر شود. مدل ما پیش بینی می کند که در شرایط خاص، صفات چند مقاومتی در مکان های مختلف درون تومور ظاهر می شوند. ما نشان می دهیم که دوز بالاتر از داروی سیتوتوکسی ممکن است یک عود را به تاخیر بیاندازد، با این حال، وقتی این اتفاق می افتد، یک عالمت مقاوم تر ظاهر می شود. علاوه بر این، ما میزان بروز مرز تومور و همچنین زمان عود را با توجه به ویژگی مقاومت، سطح مواد مغذی و غلظت دارو بررسی می کنیم. در نهایت، ما یک برنامه غذایی مناسب برای مقابله با کمترین مقاومت درمانی را پیشنهاد می کنیم. با ترکیب داروهای سیتوتوکسیک و سیتواستاتیک، ما نشان می دهیم که سلول های مقاوم می توانند از بین بروند.