Estudio computacional de tumores cancerosos: Efecto de senescencia y transición celular en la teoría de células madre cancerosas

Abstract

This research presents a mathematical model for the growth of a cancerous tumor, based on the cancer stem cell hypothesis and the research carried out by Vainstein, La Porta, Sellerio, and their respective collaborators. Rules are applied at the cellular level that generates a set of equations, which describes the development of a malignant neoplasm considering the existence and interaction of six cell populations: cycling cancer stem cells, non-cycling cancer stem cells, differentiated cancer cells, senile cancer cells, healthy cells, and dead cells. In addition, real values for the parameters of mean lifetimes and proliferation were investigated, and it was determined how it affects the variation of thresholds and cell fractions. Finally, a differentiation therapy and an induced senescence therapy were modeled in order to analyze tumor growth in four scenarios: when it is not subjected to any treatment, under the effect of one of the aforementioned therapies, and a combination of both.

En esta investigación se presenta un modelo matemático para el crecimiento de un tumor canceroso, tomando como base la hipótesis de células madres cancerosas y las investigaciones desarrolladas por Vainstein, La Porta, Sellerio y sus respectivos colaboradores. Se establecen reglas a nivel celular que generan un conjunto de ecuaciones, que describen el desarrollo de un neoplasma maligno considerando la existencia e interacción de seis poblaciones celulares: células madres cancerosas cı́clicas, células madres cancerosas no cıclicas, células cancerosas diferenciadas, ́ células cancerosas seniles, células sanas y células muertas. Además, se investigaron valores reales para los parámetros de tiempos de vida medios y de proliferación, y se determinó cómo afecta la variación de umbrales y fracciones celulares. Finalmente, se modeló una terapia por diferenciación y una terapia por senescencia inducida con el fin de analizar el crecimiento del tumor en cuatro escenarios: cuando no es sometido a ningún tratamiento, bajo el efecto de una de las terapias mencionadas y bajo una combinación de ambas.