Mathematical model of endothelial cell proliferation and maturation

• Autorzy: Bajger P. , Bodzioch M.

Identyfikatory

DOI

10.14708/ma.v46i1.6383

Warianty tytułu

PL

Matematyczny model proliferacji i dojrzewania komórek śródbłonka

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Blood vessel sprouting (angiogenesis) is one of the hallmarks of cancer. Better quantitative understanding of this process would allow more effective antiangiogenic therapies to be developed. It has been hypothesised that not only the number of endothelial cells, but also the quality of the vasculature play an important role in how chemo- and radiotherapies are delivered to tumour site. Hence in this study a minimally-parametrised mathematical model of endothelial cell proliferation and maturation is developed. Endothelial cells are subdivided into two compartments – mature and immature (or proliferating). The cells are assumed to undergo a self-mediated maturation, while loss of blood vessel quality is mediated by an external growth factor (here VEGF). The model is fitted to experimental data. The model shows how inhibition of VEGF results in better quality vasculature and slower proliferation.

PL

Angiogeneza jest jedną z cech charakterystycznych raka. Lepsze ilościowe zrozumienie tego procesu pozwoliłoby na opracowanie skuteczniejszych terapii antyangiogennych. Postawiono hipotezę, że nie tylko liczba komórek śródbłonka, ale także jakość układu naczyniowego, odgrywa ważną rolę w sposobie, w jaki chemio- i radioterapie są dostarczane do guza. W związku z tym rozważamy minimalnie sparametryzowany matematyczny model proliferacji i dojrzewania komórek śródbłonka. Komórki śródbłonka dzielą się na dwa rodzaje — dojrzałe i niedojrzałe (lub proliferujące). Zakłada się, że komórki ulegają samoistnemu dojrzewaniu, podczas gdy utracie jakości naczyń krwionośnych pośredniczy zewnętrzny czynnik wzrostu (tutaj VEGF). Rozważany model został dopasowany do danych eksperymentalnych. Pokazuje on, w jaki sposób hamowanie VEGF prowadzi do lepszej jakości układu naczyniowego i wolniejszej proliferacji.

Słowa kluczowe

EN

angiogenesis; mathematical modelling; tumour growth; vascular endothelial growth factor

PL

angiogeneza; modelowanie matematyczne; wzrost guza; śródbłonek naczyniowy; czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Matematyczne
• Czasopismo: Mathematica Applicanda
• Rocznik: 2018
• Tom: Vol. 46, no. 1
• Strony: 3--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., fot., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bajger P.

• University of Warsaw, College of Inter-Faculty Individual Studies in Mathematics and Natural Sciences, Banacha 2C, 02-097 Warsaw

autor

Bodzioch M.

• University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Faculty of Mathematics and Computer Science, Słoneczna 54, 10-710 Olsztyn, Poland

Bibliografia

• [1] T. Alarcón, H. M. Byrne, and P. K. Maini. Multiscale modelling of tumour growth and therapy: the influence of vessel normalisation on chemotherapys. Computational and Mathematical Methods in Medicine, 7: 85-119, 2006. doi: 10.1080/10273660600968994. Cited on p. 4.
• [2] J. Folkman. Tumor angiogenesis. therapeutic implications. New England Journal of Medicine, 285: 1182-1186, 1971. doi: 10.1056/NEJM197111182852108. Cited on p. 3.
• [3] P. Hahnfeldt, D. Panigrahy, J. Folkman, and L. Hlatky. Tumor development under angiogenic signaling: a dynamical theory of tumor growth, treatment response, and postvascular dormancy. Cancer Research, 59: 4770-4775, 1999. Cited on p. 4.
• [4] R. Jain. Normalization of tumor vasculature: An emerging concept in antiangiogenic therapy. Science, 307: 58-62, 2005. doi: 10.1126/science.1104819. Cited on pp. 3 and 4.
• [5] J. Poleszczuk and I. Skrzypczak. Tumour angiogenesis model with variable vessels’ effectiveness. Applicationes Mathematica, 38: 33-49, 2011. doi: 10.14708/ma.v41i1.382. Cited on p. 4.
• [6] D. Ribatti. Judah Folkman, a pioneer in the study of angiogenesis. Angiogenesis, 11: 3-10, 2008. doi: 10.1007/s10456-008-9092-6. Cited on p. 3.
• [7] A. Wolfe, B. O’Clair, V. E. Groppi, and D. P. McEwen. Pharmacologic characterization of a kinetic in vitro human co-culture angiogenesis model using clinically relevant compounds. Journal of Biomolecular Screening, 18: 1234-1245, 2013. doi: 10.1177/1087057113502085. Cited on pp. 6, 7, and 8.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).