Examinar sistemáticamente cómo la estructura espacial afecta la crecimiento del cáncer – ScienceDaily

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El Dr. Robert Noble, profesor de matemáticas en la Facultad de Matemáticas, Informática e Ingeniería (SMCSE), cree que caracterizar la manera, el modo o el patrón de evolución del tumor es importante para la predicción clínica y la optimización del tratamiento del cáncer.

El Dr. Noble y sus colegas del grupo de investigación del profesor Niko Beerenwinkel en ETH Zurich han publicado un nuevo estudio en Ecología y evolución de la naturaleza., quien es el primero en examinar sistemáticamente cómo la estructura espacial influye en la evolución del tumor.

Para ello, el grupo desarrolló un modelo computacional con la flexibilidad necesaria para simular estructuras espaciales alternativas y tipos de dispersión celular. Luego realizaron miles de simulaciones con diferentes estructuras y valores de parámetros y compararon los resultados con datos de secuenciación de ADN recientes y de última generación de tumores humanos reales.

El equipo descubrió que las diferentes estructuras espaciales de los cánceres humanos pueden hacer que evolucionen de formas muy diferentes. Las predicciones del modelo de computadora son consistentes con los datos clínicos para los tipos de cáncer con estructuras coincidentes.

El Dr. Noble dice que uno de los mayores desafíos en la investigación del cáncer «es deducir las propiedades de un tumor con base en información genética limitada. Para comprender este problema, considere una analogía deportiva. Suponga que solo le dicen que en la cabeza un .. . juego de cabeza, el equipo A anotó el doble que el equipo B. ¿Puedes calcular cuánto mejor es el equipo A que el equipo B, para que puedas predecir los resultados de futuros partidos?

«Una forma de responder a esta pregunta es usar un modelo de computadora, donde a cada equipo se le asigna una oportunidad de anotar en cada intento. Después de probar muchas configuraciones diferentes, puede concluir que las probabilidades de anotar más probables son aquellas para las cuales los resultados de la simulación se asemejan a el resultado real del juego. Si bien nunca puedes estar seguro de cuáles son las verdaderas probabilidades, al menos puedes encontrar sus rangos más probables «.

Sin embargo, conocer la relación entre las puntuaciones finales no es suficiente. En el baloncesto de alto puntaje, por ejemplo, es poco probable que un equipo anote el doble de puntos que sus oponentes a menos que sean muy superiores. En el fútbol, ​​sin embargo, no es raro que el mejor equipo pierda 2-1 por un golpe de mala suerte. Para hacer inferencias precisas, necesitas conocer las reglas del juego.

Así como los equipos deportivos compiten por puntos, grupos de células estrechamente relacionados, conocidos como clones, compiten dentro de los tumores por el espacio y los recursos que necesitan para sobrevivir y multiplicarse. Los oncólogos utilizan la secuenciación genética para determinar los tamaños relativos de estos clones cuando llega un paciente a la clínica. Si un clon es más grande que otro, podría deberse a que sus células tienen las llamadas mutaciones «conductoras» que las hacen proliferar más rápido.

Pero el efecto de las mutaciones en el desarrollo del tumor depende de cómo interactúan las células entre sí, lo que se rige por la estructura espacial del tumor. Así como el coronavirus se propaga más lentamente cuando las personas se quedan en casa y evitan mezclarse, las mutaciones impulsoras se propagan más lentamente dentro de los tumores si las células están confinadas en parches pequeños, con un movimiento poco frecuente entre los parches. Las reglas también importan en este juego.

El Dr. Noble dice que los hallazgos revelados en el reciente trabajo de investigación «tienen implicaciones importantes para la interpretación de los datos genéticos del cáncer».

Uno de los principales objetivos de la investigación moderna del cáncer es caracterizar el proceso evolutivo dentro de los tumores. Hemos demostrado que para obtener una imagen precisa de lo que está sucediendo, es necesario tener en cuenta la estructura espacial particular de cada tumor. Al vincular mecánicamente la arquitectura del tumor con el modo de evolución del tumor, nuestro trabajo proporciona el modelo para una nueva generación de modelos específicos de pacientes para predecir la progresión del tumor y optimizar la terapia.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de la ciudad de Londres. Nota: El contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

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