Krebs-Zellen nicht nur verwüsten den Körper, sondern auch miteinander konkurrieren.
Cornell Mathematiker sind mit der Spieltheorie zu modellieren, wie dieser Wettbewerb genutzt werden, so die Krebs—, die auch dauert eine Maut auf den Körper des Patienten—könnte verabreicht werden sparsamer, mit maximaler Wirkung.
Ihre Zeitung, „die Optimierung von Adaptive Krebs-Therapie: Dynamische Programmierung und Evolutionäre Spieltheorie“, veröffentlicht 22. April in den Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences.
„Es gibt viele spieltheoretische Ansätze für die Modellierung, wie Menschen interagieren, wie Sie biologischen Systemen interagieren, wie die Wirtschaftssubjekte interagieren“, sagte der Studie leitende Autor, Alex Vladimirsky, professor der Mathematik in der College of Arts and Sciences. „Sie könnte auch model Interaktionen zwischen den verschiedenen Arten von Krebs-Zellen, die konkurrierende vermehren sich im inneren des Tumors. Wenn Sie genau wissen, wie Sie im Wettbewerb sind, können Sie versuchen, nutzen Sie diese, um Krebs zu bekämpfen besser.“
Vladimirsky und das Papier der führende Autor, Doktorand Mark Gluzman, hat zusammen mit Onkologen und co-Autor Jacob Scott von der Cleveland Clinic. Sie verwendeten evolutionären Spieltheorie zur Modellierung der Interaktionen der drei Untergruppen von Lungenkrebs-Zellen unterscheiden sich durch Ihr Verhältnis zum Sauerstoff: glycoltyic Zellen (GLY), vaskuläre overproducers (VOP) und überläufer (DEF).
In diesem Modell, zuvor co-entwickelt von Scott, GLY-Zellen sind anaerobe (d.h., Sie benötigen keine Sauerstoff); VOP und DEF Zellen Sauerstoff verwenden, aber nur, VOP Zellen, die bereit sind, verbrauchen zusätzliche Energie zu produzieren, ein protein, das zu verbessern wird die vaskulatur und bringen mehr Sauerstoff in die Zellen.
Vladimirsky vergleicht Ihre Konkurrenz, um ein Spiel von rock, Papier, Schere, in dem eine million Menschen wetteifern gegeneinander. Wenn die Mehrheit der Teilnehmer wählen, um zu spielen rock, eine größere Anzahl von Spielern wird versucht sein, Sie zu wechseln Sie zu Papier. Als die Zahl der Menschen, die Umstellung auf Papier erhöht, weniger Menschen spielen rock und viele mehr werden sich verschieben, zu spielen Schere. Wie die Popularität der Schere wächst, Stein wird zu einer attraktiven option erneut, und so weiter.
„So haben Sie drei Populationen, drei konkurrierende Strategien, die Gegenstand dieser zyklischen Oszillationen“, sagte Vladimirsky, wer leitet das Zentrum für Angewandte Mathematik. „Ohne eine medikamentöse Therapie, die drei Subtypen von Krebs-Zellen können Folgen ähnlichen, oszillierenden Flugbahnen. Verabreichung von Medikamenten angesehen werden können, als vorübergehend ändern die Regeln des Spiels.
„Eine Natürliche Frage ist, wie und Wann die Regeln ändern, um unsere Ziele erreichen zu minimalen Kosten—sowohl in Bezug auf die Zeit bis zur Erholung und die gesamte Menge von Medikamenten verabreicht, um die Patienten“, sagte er. „Unser Hauptbeitrag ist in computing, wie optimal die Zeit diese Zeit der medikamentösen Behandlung adaptiv. Wir haben im Grunde entwickelt eine Karte, die anzeigt, wenn zu verwalten, Medikamente, basierend auf dem aktuellen Verhältnis der verschiedenen Subtypen von Krebs.“
In der aktuellen klinischen Praxis, Krebs-Patienten in der Regel erhalten die Chemotherapie in der höchsten Dosierung Ihr Körper sicher vertragen, und die Nebenwirkungen können gravierend sein. Zudem ist eine kontinuierliche Behandlung führt oft die überlebenden Krebszellen entwickeln Resistenzen, so dass die weitere Therapie weitaus schwieriger. Das team der Papier zeigt, dass einem gut getimten „adaptive“ Anwendung könnte möglicherweise dazu führen, dass die Genesung eines Patienten mit einer stark eingeschränkten Menge von Drogen.
Aber Vladimirsky, warnt, dass, wie es oft der Fall in der mathematischen Modellierung, die Realität ist viel chaotischer als die Theorie. Die biologischen Wechselwirkungen sind kompliziert, oft zufällig, und kann von patient zu patient variieren.