مدل سازي رشد تومور مغزي با استفاده از روش ميدان فاز و با درنظر گرفتن مسير سيگنالينگ EGFR و سيكل سلولي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مكانيك

كارشناسي ارشد

سرطان به‌‌عنوان يكي از كشنده‌‌ترين بيماري‌‌ها در جهان به شمار مي‌‌رود بطوريكه با دو خصوصيت رشد خارج از كنترل و بافت تهاجمي شناخته‌‌مي‌‌شود. بيشتر خصوصيات تومور از جمله اين دو خصوصيت مهم، فرآيندهاي پيچيده‌‌اي مي‌‌باشند كه شامل رويدادهاي مختلف بيوفيزيكي و بيوشيميايي در مقياس‌‌هاي مكاني و زماني مختلف است. به‌‌عنوان مثال، فنوتايپ سلول‌‌هاي تكثيرشونده و مهاجر به‌‌ترتيب نقش كنترل رشد و تهاجم بافت تومور را در مقياس سلولي دارند. فرضيه‌‌ي رفتار دوگانه‌‌ي بين فنوتايپ تكثيرشونده و مهاجر در سلول‌‌هاي توموري بدخيم مغزي، مانند گليوما، تطابق‌‌خوبي دارد. نشان داده‌‌شده وجود يكي از اين دو فنوتايپ ‌سلول‌‌هاي تومور، ديگري را حذف مي‌‌كند. به اين معنا كه سلول‌‌هايي كه تكثير مي‌‌يابند مهاجرت نمي‌‌كنند و بالعكس. بدين ترتيب درك بيشتر رفتار دوگانه‌‌ي سلول‌‌هاي گليوما مي‌‌تواند راه جديدي را براي درمان تومورهاي بدخيم ايجاد كند. به اين ترتيب، در اين پژوهش سعي شده‌‌است به توسعه‌‌ي يك مدل‌‌چندمقياسي براي پيش‌‌بيني رشد خارج از كنترل و بافت تهاجمي تومور پرداخته‌‌شود. در مقياس بافتي از يك مدل ميدان فاز براي رشد تومور استفاده شده‌‌است تا عوامل بيوفيزيكي از جمله نيروهاي موثر بر رشد تومور را درنظر گيرد. در مقياس زيرسلولي از مسيرسيگنالينگ EGFR و سيكل‌‌سلولي به ترتيب به منظور تعيين سلول‌‌هاي تكثيرشونده از مهاجر و نرخ رشد تومور استفاده‌‌شده‌‌است. سلول‌‌هاي تكثيرشونده از مهاجر توسط يك مقدار آستانه از مسيرسيگنالينگ EGFRبدست مي‌‌آيند. نتايج نشان داد مقدارآستانه پارامتر‌‌تصميم‌‌گيري فنوتايپ سلول‌‌هاي تكثيرشونده از مهاجر تاثير بسزايي بر روي مورفولوژي تومور دارد. به طوريكه هر چه مقدار اين آستانه افزايش پيدا كند، احتمال اينكه سلول‌‌ها وارد فاز مهاجرت شوند، كمتر مي‌‌شود. به اين ترتيب، از يك طرف به دليل بيشتر‌‌بودن تعداد سلول‌‌هاي تكثيرشونده تومور رشد بيشتري پيدا مي‌‌كند اين درحالي است كه به دليل كم‌‌بودن تعداد سلول‌‌هاي مهاجر تومور حالت كروي پيدا مي‌‌كند. با كاهش مقدار اين آستانه اگرچه تعداد سلول‌‌ها تكثيرشونده و در نتيجه سرعت رشد تومور كاهش پيدا مي‌‌كند، اما با بيشتر‌‌شدن تعداد سلول‌‌هاي مهاجر تومور از همان زمان‌‌هاي اوليه شروع به ايجاد دندانه مي‌‌كند و وارد بافت سالم مي‌‌شود و خارج‌‌شدن از شكل كروي تومور و آميخته‌‌شدن بافت سالم و سرطاني مي‌‌تواند عمل‌‌جراحي را براي پزشكان دچار مشكل كند. در اينجا چون رگ به‌‌عنوان منبع اصلي ترشح ليگاند TGFα، ليگاند فعال‌‌كننده‌‌ي مسيرسيگنالينگEGFR ، درنظر گرفته‌‌شده‌‌است، مكان قرارگيري تومور نسبت به رگ و همچنين نرخ ازبين‌‌رفتن ليگاند TGFα تاثير بسزايي بر روي مورفولوژي تومور خواهد داشت. بطوريكه كاهش مقدار نرخ ازبين‌‌رفتن ليگاند TGFα منجر به افزايش مقدارش در داخل تومور مي‌‌شود و سلول‌‌هاي بيشتري را وارد فاز مهاجرت مي‌‌كند و در نتيجه تومور سريع‌‌تر شروع به ايجاد دندانه و واردشدن به بافت سالم مي‌‌كند. بطوركلي نحوه‌‌ي رشد تومور را اينگونه مي‌‌توان توجيه كرد كه ابتدا تومور بصورت كروي رشد مي‌‌كند تا به اندازه‌‌ي كافي به رگ نزديك شود. بعد از به اندازه كافي نزديك‌‌شدن به رگ، يعني محلي كه مقدار ليگاند TGFα به اندازه‌‌ي كافي وجود دارد، سلول‌‌هاي تومور از حالت تكثيرشونده تغيير فنوتايپ به مهاجر داده و با ايجاد دندانه شروع به افزايش محيط خود مي‌‌كند. به اين ترتيب، با تغيير موقعيت رگ نسبت به تومور محل مناسب تغيير فنوتايپ سلول‌‌هاي تكثيرشونده به مهاجر و در نتيجه نحوه‌‌ي رشد تومور نيز تغيير مي‌‌كند.

215205

تبديل انرژي

مهندسي مكانيك

دانشگاه صنعتي اصفهان

شقايق حق جوي جوانمرد

محسن ثقفيان، محمدرضا توكلي نژاد

احمدرضا پيشه ور