Modelado tridimensional de la dinámica celular en el cáncer: Exploración de la influencia de las células madre cancerosas y los mecanismos de diferenciación
Loading...
Date
2024-12-16
Authors
Ruidiaz Buelvas, Javier A.
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
This thesis presents the development and implementation of a mathematical model for the three-dimensional growth of cancer cells. The model builds upon research on cancer stem cell (CSC) theory, particularly the work of Vainstein, La Porta, and Sellerio. Healthy tissue is represented by a cubic lattice, where six different cell populations coexist at each node. The results indicate that cancer stem cells (CSCs) exhibit accelerated growth; generally, it has been observed that the growth of CSCs follows a behavior proportional to tD-1. A notable increase in differentiated and senescent cells is observed over time. Despite CSCs never exceeding 0.25% of the total cell population in the tumor, they are the key drivers of tumor growth. Furthermore, there is a ratio of 16:1 between non-cycling and cycling stem cells. Additionally, the tumor radius grows linearly over time, and symmetric morphologies are observed across all cell types. By varying the thresholds UC and UD, it is concluded that an increase in UC reduces the density of CSCs, while an increase in UD raises the density of non-cycling stem cells and decreases that of cycling stem cells. Moreover, it was found that increasing the fractions fNC and PC leads to an increase in the density of CSCs, as well as differentiated, senescent, and dead cells, although without significant changes under certain conditions.
Esta tesis presenta el desarrollo e implementación de un modelo matemático para el crecimiento tridimensional de células cancerosas. El modelo se basa en investigaciones sobre la teoría de las células madre cancerosas (CSC), particularmente en los trabajos de Vainstein, La Porta y Sellerio. El tejido sano se representa mediante una red cúbica, donde en cada nodo coexisten seis poblaciones celulares diferentes. Los resultados indican que las células madre cancerosas (CSC) presentan un crecimiento acelerado, en general se ha observado que el crecimiento de las CSC se ajusta a un comportamiento que va como tD-1. Se observa un aumento notable de células diferenciadas y seniles a lo largo del tiempo. A pesar de que las CSC nunca superan el 0.25% del total células en el tumor, son estas las que promueven el crecimiento tumoral, además hay una proporción de 16:1 entre las células madre no cíclicas y cíclicas. Tenemos también que el radio del tumor crece linealmente con el tiempo y se observan morfologías simétricas en todos los tipos celulares. Al variar los umbrales UC y UD, se concluye que un aumento en UC reduce la densidad de CSC, mientras que un incremento en UD aumenta la densidad de células madre no cíclicas y disminuye la de células madre cíclicas. Además, se encontró que aumentar las fracciones fNC y PC incrementa la densidad de CSC, así como de células diferenciadas, seniles y muertas, aunque sin cambios significativos en algunas condiciones.
Esta tesis presenta el desarrollo e implementación de un modelo matemático para el crecimiento tridimensional de células cancerosas. El modelo se basa en investigaciones sobre la teoría de las células madre cancerosas (CSC), particularmente en los trabajos de Vainstein, La Porta y Sellerio. El tejido sano se representa mediante una red cúbica, donde en cada nodo coexisten seis poblaciones celulares diferentes. Los resultados indican que las células madre cancerosas (CSC) presentan un crecimiento acelerado, en general se ha observado que el crecimiento de las CSC se ajusta a un comportamiento que va como tD-1. Se observa un aumento notable de células diferenciadas y seniles a lo largo del tiempo. A pesar de que las CSC nunca superan el 0.25% del total células en el tumor, son estas las que promueven el crecimiento tumoral, además hay una proporción de 16:1 entre las células madre no cíclicas y cíclicas. Tenemos también que el radio del tumor crece linealmente con el tiempo y se observan morfologías simétricas en todos los tipos celulares. Al variar los umbrales UC y UD, se concluye que un aumento en UC reduce la densidad de CSC, mientras que un incremento en UD aumenta la densidad de células madre no cíclicas y disminuye la de células madre cíclicas. Además, se encontró que aumentar las fracciones fNC y PC incrementa la densidad de CSC, así como de células diferenciadas, seniles y muertas, aunque sin cambios significativos en algunas condiciones.