Ein neues Berechnungsmodell , das Knochenmetastasen von simuliert Prostatakrebs hat das Potenzial, schnell zu beurteilen experimentelle Therapie Ergebnisse und zur Entwicklung von personalisierten Medizin für Patienten mit dieser Krankheit , entsprechend den Daten in Cancer Research, einer Zeitschrift der American Association for Cancer Research.
" Der Knochenumbau ist eine ausgewogene und sehr gut geregelten Prozess, die Gesundheit unserer Knochen und das Niveau der zirkulierenden steuert Kalzium ", Sagte Leah M. Koch , Ph.D., Postdoktorand in der Abteilung für Tumorbiologie an der Moffitt Cancer Center in Tampa, Florida . " Aktiv Prostatakrebszellen im Knochenumgebungdie gleiche Sprache der Knochenumbau Zellen sprechen kann und stören das empfindliche Knochenumbau . Sie fördern umfangreiche Knochenzerstörung und Bildung , die wiederum liefert Nährstoffe , so dass die Prostata-Krebszellen zu wachsen , wodurch ein Teufelskreis. "
" Das mathematische Modell die wir erstellt simuliert diesen Teufelskreis , und ermöglicht es uns , die Auswirkungen von potenziellen Therapien für Krebszellen und normalen Zellen des Knochenvorhersagen", sagte Arturo Araujo , Ph.D., Postdoktorand in der Abteilung Integrated Mathematical Oncology am Moffitt Cancer Center . "Im Gegensatz zu biologischen Modellen , können wir das mathematische Modell zu jedem Zeitpunkt , um Einfrieren zu erkunden, was jede Zelle zu diesem bestimmten Zeitpunkt zu tun . "
Um das Rechenmodell , das sie rufen zu erstellen "Hybrid zelluläre Automaten ", Araujo , Koch und Kollegen erstellt Simulieren verschiedener in Knochenmetastasen von Prostatakrebs beteiligt Zelltypen , darunter zwei Arten von Knochenzellen , den Osteoklasten und Osteoblasten und Prostatakrebszellen . Sie erstellt dann Algorithmen , um die Wechselwirkungen der Zellen untereinander und mit anderen Knochenmetastasenbezogene Faktoren in der Mikroumgebung , einschließlich der Proteine, TGF- beta, RANKL und andere Knochen abgeleiteten Faktoren simulieren.
Die Forscher fanden heraus , dass, wenn sie eine einzige metastasierendem Prostatakrebs Zelle zum Modell eingeführt wurde, war es in der Lage, Knochenmetastasen sieben von simulieren 25-mal , genau zu der Erstellung der Teufelskreis. Dieses Phänomen ist nur schwer zu reproduzieren Verwendung präklinischen Tiermodellen , die kritisch bei der Bestimmung der besten Zeit für Therapien , um eine maximale Effizienz zu erzielen anzuwenden ist , erläutert Araujo .
Ferner ist die Tatsache, dass das Modell nicht zu einer Knochenläsion 18 von 25 Mal erzeugen die Wirklichkeit widerspiegelt , wo nicht jeder metastatischen Krebszelle , die Knochen bei Patienten mit Prostatakrebs dringt bei der Bildung eines lebensfähigen Läsion erfolgreich ist, fügte er hinzu.
Parallel zur Entwicklung der Rechenmodell , wuchs die Forscher Prostatakrebszellen , die an Knochen bei Mäusen metastasieren und festgestellt, dass die Tumor Wachstumsrate von der Rechenmodell vorhergesagt war vergleichbar mit der Tumorwachstumsratebei Mäusen , damit die Validierung ihrer Simulationen . Das Modell war auch in der Lage , einige wichtige Spieler und Events in den Prozess der Knochenmetastasen zu identifizieren.
Um zu testen, ob das Modell könnte die Behandlungsergebnisse vorherzusagen , wandten sie zwei Standard -of-Care -Behandlungen, Bisphosphonate und eine Anti- RANKL -Therapie, und festgestellt, dass die Anti- RANKL Therapie besser ab als Bisphosphonate , das , was in Prostatakrebs-Patienten zu sehen ist mit Knochenmetastasen mit diesen Therapien behandelt , nach Araujo . Das Modell prognostiziert, dass die Verbesserung der Wirksamkeit von Anti - RANKL Lieferung an den Prostatakrebs - Knochenmikroumgebungkönnten bessere Ergebnisse zu erhalten.
Mit weiteren Verbesserungen kann das Modell individuell angepasst werden , um personalisierte Medizin für Prostatakrebs-Patienten zu bestimmen , stellte Araujo .
"Durch die Integration der Mathematik mit robusten biologischen Daten , fangen wir an, mächtige Werkzeuge, die es uns ermöglichen, schnell zu beurteilen, wie Faktoren tragen zur Prostatakrebsweiterentwicklung im Knochen zu entwickeln ", sagte Araujo . "Letztlich glauben wir, dass die Fähigkeit, diese Modelle auf Basis von Eingaben von Krebs Biopsie jeden Patienten wird dazu beitragen, medizinische Onkologen bestimmen, die besten Behandlungsstrategien , so dass signifikante Verbesserungen der Überlebensrate und Lebensqualität durchgeführt werden können anpassen . "
Diese Studie wurde von der US Department of Defense und dem National Cancer Institute . Araujo und Koch erklären keine Interessenkonflikte .