低氧和酸化对癌症的进化动力学影响的数学研究
摘要：低氧和酸性作为环境应激因子促进了具有更具侵袭性表型的癌细胞的选择。因此，对驱动肿瘤细胞适应低氧和酸性微环境的时空过程的更深入的理论理解可能为肿瘤学和癌症治疗的研究开辟新的途径。我们提出了一个数学模型来研究低氧和酸性对血管化肿瘤中癌细胞进化动力学的影响。该模型被构建为一个偏微分整合方程系统，描述了癌细胞表型对肿瘤代谢的三个关键因子（氧气、葡萄糖和乳酸）的空间分布动态变化的反应。基于真实数据的校准模型的数值模拟结果重现了肿瘤细胞的生态进化空间动态以及它们对低氧和酸性微环境的适应。此外，这些结果表明，肿瘤细胞与无生物因子之间的非线性相互作用可以导致环境梯度的形成，这种梯度选择了与距离肿瘤内血管内的细胞的表型特征有所不同的细胞，从而促进肿瘤内表型异质性的出现。最后，我们的理论发现通过展示氧气和乳酸在癌细胞的进化动力学中作为环境应激因子的方式，解决了早期研究的结论之间的矛盾，即对低氧和对酸性的抵抗出现的顺序取决于氧气和乳酸在癌细胞进化动力学中的方式。
作者：Giada Fiandaca, Marcello Delitala, Tommaso Lorenzi
论文ID：2009.00251
分类：Tissues and Organs
分类简称：q-bio.TO
提交时间：2021-04-27