研究人员创建了一个三维数学模型来研究前列腺癌。这个模型说明了肿瘤生长、遗传演化和肿瘤细胞之间竞争的过程。
科隆大学的科学家们开发了一个三维数学模型，探讨了前列腺癌的各个方面，如肿瘤生长、遗传演化和肿瘤细胞之间的竞争。这个模型可能也与其他类型的癌症相关。
由科隆大学医学院及大学医院的Yuri Tolkach博士领导的研究团队，检查了前列腺肿瘤，并制作了一个复杂的三维模型，通过数学建模准确地表示前列腺癌。该模型捕捉了肿瘤生长、遗传变化以及不同亚克隆之间的竞争，这些亚克隆是肿瘤内不同的细胞群体。研究表明，形成侵袭性肿瘤需要显著的遗传改变，这些改变为肿瘤细胞提供了直接的生存优势。这些遗传变化必须在肿瘤仍然较小的时候早期发生。此外，该研究表明亚克隆在肿瘤内的排列影响了诊断方法，如活检。
研究文章《肿瘤结构和强遗传变化的出现是原发性前列腺癌克隆演化的瓶颈》已发表在Cell Systems上。
前列腺癌是男性中最普遍的癌症；然而，肿瘤发展过程中涉及的过程，尤其是侵袭性肿瘤的形成，主要有两个原因至今仍然不明。首先，肿瘤通常在达到较大尺寸后才被识别，这意味着肿瘤发展与诊断之间的较长时间——从10年到30年不等——常常被忽视。其次，像下一代测序（NGS）等先进技术允许对肿瘤亚克隆进行深入分析，但非常昂贵且难以解读。因此，全球范围内仅有少数肿瘤已经通过这些方法进行了彻底分析。
“我们的研究表明，数学建模可以用来解决尚未找到答案的恶性肿瘤进展的关键问题，最终导致临床上重要的见解。我们的模型是可适应的，并且可以用于各种恶性肿瘤，” 研究共同领导者、科隆大学医院一般病理学与病理解剖学研究所的资深医师Yuri Tolkach博士表示。
“通过我们创新的模型，我们可以准确反映前列腺肿瘤复杂的空间结构，肿瘤的扩展方式与组织内的根系相似，”研究的共同领导者、曾在波恩大学应用数学研究所工作的博士后Florian Kreten补充道。他指出：“传统的肿瘤生长和演化的数学模型无法满足这些复杂结构的需求。从数学的角度来看，这些独特的生长机制令人着迷，激发了许多新的研究问题。我们的工作展示了生物现象如何能够激励数学研究的进步。”展望未来，科学家们希望通过纳入肿瘤与免疫系统之间的相互作用来进一步完善这些模型。
