3 d模型的实体肿瘤癌症进化解释道

他们中最强大的工具,用于肿瘤生长和演化有了进一步的了解,但是数学模型的疾病多年来一直面临着要么/或疏远。

虽然模型已经开发出来,捕获肿瘤的空间方面,这些模型通常不研究基因变化。非空间模型,与此同时,更准确地描述肿瘤的进化,但不是他们的三维结构。

哈佛大学、爱丁堡和约翰霍普金斯大学马丁·诺瓦克、项目主任演化动力学和哈佛大学数学和生物学的教授,现在已经开发了第一个模型实体肿瘤,既反映了他们的三维形状和遗传进化。新模型解释了为什么癌症细胞有数量惊人的基因突变共同点,如何驱动突变传遍整个肿瘤耐药性的发展。这项研究发表在8月26篇论文自然。

“以前,我们和其他主要用于非空间模型来研究癌症进化,”诺瓦克说。“但这些模型不能描述空间实体肿瘤的特征。现在,第一次,我们有一个计算模型,能做到这一点。”

新模型的关键洞见,诺瓦克说,是细胞在本地迁移。

“细胞流动性使得癌症生长快,它使癌症同质,癌细胞分享一组常见的突变。它负责耐药性的快速进化,”诺瓦克说。“我进一步相信形式转移的能力,实际上也就是杀死病人,为当地的移民是选择的结果。”

诺瓦克和他的同事们,包括Bartek Waclaw爱丁堡大学的这项研究的第一作者,伊凡娜Bozic哈佛大学、约翰霍普金斯大学Bert Vogelstein着手提高模型在过去,因为他们无法回答关于基因进化的空间架构的关键问题。

“大部分过去的数学模型计算特定突变细胞的数量,但不是他们的空间安排,”诺瓦克说。理解空间结构是很重要的,他说,因为它在肿瘤的生长和发展中扮演着重要角色。

在一个空间模型中细胞分裂只有他们有空间。这将导致经济增长缓慢,除非当地细胞可以迁移。

“本地给细胞迁移的能力,”诺瓦克说,“单个细胞总能找到新的空间可分为。

结果不仅仅是肿瘤生长快,但是一个模型,有助于解释为什么肿瘤细胞异常大量的分享基因突变,并在肿瘤耐药性如何快速发展。

划分,所有的细胞——健康和癌变——积累突变,诺瓦克说,大多数都是所谓的“乘客”对细胞突变没有影响。

然而在癌细胞,大约5%是科学家们所说的“司机”突变,改变,允许细胞分裂速度或者活得更长。除了肿瘤迅速增长,这些突变携带一些以前旅客突变,结果癌细胞往往有惊人数量的突变共同之处。

同样的,耐药性当细胞出现变异成为抗特定的治疗。而靶向治疗消灭几乎所有其他细胞,少数耐药细胞开始迅速复制,导致癌症的复发。

“这有助于解释为什么司机迁移能力突变能够主宰一个肿瘤,靶向治疗失败的原因在几个月内也随着耐药性的发展,”诺瓦克说。“我们是一台电脑模型为实体肿瘤,这地方迁移至关重要。”

“我们的方法并不提供一个神奇的治愈癌症。”说Bartek Waclaw,“然而,这表明可能改善癌症治疗的方法。其中一个可能是针对细胞运动性(即本地迁移),而不仅仅是增长作为标准治疗。”