جلسه دفاع از رساله دکتری (خانم سحر جعفری)

موضوع: مدل­سازی چندمقیاسی رشد تومور و شیمی­ درمانی آن

ارائه­ دهنده: سحر جعفری نیولوئی

اساتید راهنما: دکتر ابراهیم شیرانی، دکتر محمدرضا سلیم ­پور

استاد مشاور: دکتر مجید سلطانی

اساتید داور: دکتر احمدرضا پیشه­ ور، دکتر محسن ثقفیان، دکتر مهدی معرفت، دکتر فاطمه زارع میرک آباد

چکيده

مدلسازی ریاضی و محاسباتی سیستم‌های بیولوژیکی یک ابزار قدرتمند برای روشن ساختن فرآیندهای متنوع و متصل به هم در ایجاد سرطان است. در این مطالعه، یک مدل مبتنی بر سلول و چند مقیاسی توسعه داده شده است، که مقیاس‌های چندگانه دخیل در رشد تومور را شامل می شود، از جمله فرآیندهای درون‌سلولی، سلولی و برون‌سلولی. این مدل یک توصیف واقعی از فرایندهای مرتبط با پیاده‌سازی شبکه انتقال سیگنالی ایجاد می‌کند، بطوریکه فنوتیپ سلول در پاسخ به سیگنال‌های مختلف دریافت شده از محیط خارج سلولی تعیین می‌شود. با در نظر گرفتن فرایند رشد تومور در شرایط خوش‌خیم، نتایج شبیه‌سازی با نتایج تجربی که توصیف کننده سه مرحله مختلف در رشد تومور است، تطابق بسیار خوبی را نشان می‌دهد. با این حال، پیشرفت تومور بدخیم یک فرآیند بسیار پیچیده است که همراه با شکل گیری مویرگ‌های جدید اطراف تومور می‌باشد. شبیه‌سازی‌ها مورفولوژی تومور را در حالت شبکه عروقی متراکم، به شکل لوبوله و منطبق با واقعیت پدیده پیش بینی می‌کنند، که نتیجه رفتار حرکتی سلول‌ها است.

با مدلسازی بصورت دوبعدی و سه‌بعدی، کار حاضر همچنین به دو مرحله متمایز در توسعه تومور - فاز بدون رگزایی و همراه با رگزایی- می‌پردازد که در هر مرحله دو حالت در نظر گرفته می‌شود - با و بدون سلول های سالم بافت طبیعی-. با در نظر گرفتن بافت میزبان در اطراف تومور، نتایج نشان می‌دهد که رقابت بین سلول‌های طبیعی و سلول‌های سرطانی منجر به تشکیل هسته تومور هایپوکسیک در مدت زمان نسبتاً کوتاهی می‌شود. علاوه بر این، یک شبکه عروقی درون تومور در کل ضایعه به عنوان نشانه‌ای از درجه بدخیمی بالا ایجاد می‌شود که با داده های تجربی گزارش شده برای چندین نوع سرطان مطابقت دارد. یک مطالعه سیستماتیک جدید از شیمی‌درمانی، همراه با درمان هدفمند، برای بررسی قابلیت مدل برای ارزیابی پروتکل های بالینی رایج ارائه شده است. این مدل یک مطالعه مقایسه دوز را به منظور بهینه‌سازی اثر درمانی انجام می‌دهد و تأثیر تاخیر در شروع شیمی‌درمانی را در ریشه‌کنی سرطان را بررسی می‌کند. علاوه بر این، شیمی‌درمانی در رژیم‌های مختلف برای تعیین اثربخشی درمان مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مطالعه تحلیلی براساس مدل‌های موجود در تومورهای گلیوما صورت گرفته است که یافته های محاسباتی انجام شده را اعتبارسنجی می‌کند. نتایج نه تنها دید جامعی از فرایند پیشرفت تومور ارائه می‌دهد، بلکه از روش‌های بالینی به کار رفته در درمان سرطان نیز پشتیبانی می‌کند.

کلمات کليدی: زیست شناسی محاسباتی، رگزایی ناشی از تومور، انتقال سیگنال، شیمی‌درمانی، درمان هدفمند، مدل سلولی پاتس