Математическое моделирование формирования малоклеточных групп инвазивной карциномы неспецифического типа

Автор: Красняков И.В., Брацун Д.А.

Журнал: Российский журнал биомеханики @journal-biomech

Статья в выпуске: 2 (92) т.25, 2021 года.

Бесплатный доступ

Согласно последним исследованиям, рак является развивающейся во времени и пространстве сложной биосистемой. Это означает, что раковые клетки отличны друг от друга по функциям в опухоли. Они вовлечены в различные по природе взаимодействия с их микроокружением и конкурируют за доступные питательные вещества для размножения и выживания. Идентификация конкретного структурного типа при росте злокачественного образования является на сегодня одной из основных проблем в области онкологии. Другой, не менее важной проблемой в онкологии является неоднородность злокачественного образования. В этой работе предложена хемомеханическая модель структурообразования малых групп раковых клеток инвазивной карциномы неспецифического типа (ИКНТ). Модель предполагает, что карцинома представляет собой гетерогенное образование, состоящее из клеток разных фенотипов, которые выполняют разные функции в опухоли. Каждая клетка представлена упругим многоугольником, меняющим свою форму и размер по мере развития ткани. Численное моделирование реализует различные подтипы структур ИКНТ. Паттерны сравниваются с морфологическими структурами, выявленными ранее в клинических исследованиях.

Еще

Имитационное моделирование рака, коллективная миграция клеток, хемомеханическое взаимодействие, инвазивная карцинома неспецифического типа, опухолевые структуры

Короткий адрес: https://sciup.org/146282201

IDR: 146282201   |   DOI: 10.15593/RZhBiomeh/2021.2.05

Список литературы Математическое моделирование формирования малоклеточных групп инвазивной карциномы неспецифического типа

  • Красняков И.В., Брацун Д.А., Письмен Л.М. Математическое моделирование роста карциномы при динамическом изменении фенотипа клеток // Компьютерные исследования и моделирование. -2018. - Т. 10, № 6. - С. 879-902.
  • Красняков И.В., Брацун Д.А., Писмен Л.М. Математическое моделирование роста эпителиальной ткани // Российский журнал биомеханики. - 2020. - Т. 24, №. 4 - С. 439-454.
  • Крахмаль Н.В., Завьялова М.В., Денисов Е.В., Вторушин С.В., Перельмутер В.М.. Инвазия опухолевых эпителиальных клеток: механизмы и проявления // Acta Naturae. - 2015. - Т. 7, № 2. -С. 18-31.
  • Кучумов А. Г. Математическое моделирование и биомеханический подход к описанию развития, диагностики и лечения онкологических заболеваний // Российский журнал биомеханики. - 2010. -Т. 14, № 4. - С. 42-69.
  • Bratsun D.A., Krasnyakov I.V., Pismen L.M. Biomechanical modeling of invasive breast carcinoma under a dynamic change in cell phenitype: collective migration of large groups of cells // Biomechanics and Modeling in Mechanobiology. - 2019. - Vol. 19. - P. 723-743. DOI: 10.1007/s10237-019-01244-z
  • Bratsun D.A., Merkuriev D.V., Zakharov A.P., Pismen L.M. Multiscale modeling of tumor growth induced by circadian rhythm disruption in epithelial tissue // J. Biol. Phys. - 2016. - Vol. 42, no. 1. - P. 107-132. DOI: 10.1007/s10867-015-9395-y
  • Denisov E.V., Skryabin N.A., Gerashchenko T.S., Tashireva L.A., Wilhelm J., Buldakov M.A., Sleptcov A.A., Lebedev I.N., Vtorushin S.V., Zavyalova M.V., Cherdyntseva N.V., Perelmuter V.M. Clinically relevant morphological structures in breast cancer represent transcriptionally distinct tumor cell populations with varied degrees of epithelial-mesenchymal transition and CD44+CD24- sternness // Oncotarget. - 2017. - Vol. 8, no. 37. - P. 61163-61180. doi: 10.18632/oncotarget.18022
  • Domschke P., Trucu D., Gerisch A., Chaplain M.A.J. Mathematical modelling of cancer invasion: Implications of cell adhesion variability for tumour infiltrative growth patterns // Journal of Theoretical Biology. - 2014. - Vol. 361. - P. 41-60. DOI: 10.1016/j.jtbi.2014.07.010
  • Franssen L.C., Lorenzi T., Burgess A., Chaplain M.A.J. A mathematical framework for modelling the metastatic spread of cancer // Bulleten of Mathematical Biology. - 2019. - Vol. 81. - P. 1965-2010. DOI: 10.1007/s11538-019-00597-x
  • Friedl P., Locker J., Sahai E., Segall J.E. Classifying collective cancer cell invasion // Nature Cell Biology. -2012. - Vol. 14, no. 8, - P. 777-783. DOI: 10.1038/ncb2548
  • Guillot C., Lecuit T. Mechanics ofepithelial tissue homeostasis and morphogenesis // Science. - 2013. -Vol. 340. - P. 1185-1189. DOI: 10.1126/science.1235249
  • Johnston S.T., Simpson M.J., Plank M.J. Lattice-free descriptions of collective motion with crowding and adhesion // Physical Review E. - 2013. - Vol. 88, no. 6. - P. 062720. DOI: 10.1103/PhysRevE.88.062720
  • Lamouille S., Xu J., Derynck R. Molecular mechanisms of epithelial-mesenchymal transition // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. - 2014. - Vol. 15, no. 3. - P. 178-196. DOI: 10.1038/nrm3758
  • Roberto M., Sandrine E.-M. The front and rear of collective cell migration // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. -2016. - Vol. 17, no. 2. - P. 97-109. DOI: 10.1038/nrm.2015.14
  • Salm M., Pismen L.M. Chemical and mechanical signaling in epithelial spreading // Phys. Biol. - 2012. -Vol. 9. - P. 026009. DOI: 10.1088/1478-3975/9/2/026009
  • Sinn H.P., Kreipe H. A brief overview of the WHO classification of breast tumors, 4th edition, focusing on issues and updates from the 3rd edition // Breast Care (Basel). - 2013. - Vol. 8. - P. 149-154. DOI: 10.1159/000350774
  • Tashireva L.A., Zavyalova M.V., Savelieva O.E., Gerashchenko T.S., Kaigorodova E.V., Denisov E.V., Perelmuter1 V.M. Single tumor cells with epithelial-like morphology are associated with breast cancer metastasis // Frontires in Oncology. - 2020. - Vol. 10. - P. 50. DOI: 10.3389/fonc.2020.00050
  • Wild C.P., Weiderpass E., Stewart B.W. World cancer report: cancer research for cancer prevention. -Lyon, 2020. - 611 p.
Еще
Статья научная