مدلسازی تاثیر تغییر استراتژی های رفتاری در تقابل سلول های توموری ملانوما و سلول های ایمنی +CD8 در مدل حیوانی موش C57/BL/6 براساس تئوری بازی ها
[پایان نامه]
فهیمه اکبریان
دانشگاه علوم پزشکی تهران، دانشکده پزشکی
۱۳۹۷
۱۳۳ص.
جدول نمودار
سی دی
کارشناسی ارشد
مهندسی پزشکی
مقدمه و هدف: امروزه سرطان به عنوان یکی از مهمترین عوامل مرگ و میر در دنیا مطرح است. شناخت هرچه بیشتر این بیماری می تواند کمک شایانی به ارائه روش های درمانی نماید. به دلیل پیچیدگی سرطان متخصصین این حوزه برای شناخت بیشتر به آزمایشات هزینه بر و زمان بر روی آورده اند. از طرف دیگر همکاری متخصصان این حوزه با ریاضی دانان، مدلسازی سرطان را به عنوان یک حیطه جدید از مطالعات سرطان ارائه نموده است تا آزمایشات را با کمترین هزینه ممکن در کمترین زمان به صورت مجازی شبیه سازی نمایند. تعاملات سیستم ایمنی با سلول های توموری بر پایه رفتارهای استراتژیک و سرشار از عدم قطعیت می باشد. بنابراین مدل هایی مناسب تر خواهند بود که این عدم قطعیت را نمایش دهد و درک بهتری از این رفتارها ایجاد نماید.روش کار: در این مطالعه از یک مدل مبتنی بر عامل سلسله مراتبی که شامل دوسطح جمعیتی و سلولی است استفاده شده است. سطح جمعیتی قوانین و استراتژی های رفتاری را برای سلول ها ارائه نموده و در سطح سلولی تک تک سلول ها تصمیم می گیرند که از کدام یم از استراتژی ها پیروی نمایند. برای اعتبار سنجی و تخمین پارامترهای مدل پروتکل دیتاگیری تجربی ای را پیاده سازی نمودیم. طبق این پروتکل تعداد 60 عدد موش C57 را به 2 گروه کنترل1 و 2 تقسیم و وارد آزمایش کردیم و در 5 نقطه ی زمانی (روزهای 14 تا 18 بعد از تزریق تومور) دیتایی شامل حجم تومور، تعداد سلول های CD8+ (از طریق آزمایشات ایمونوهیستوشیمی) و سطح بیان سایتوکاین های IFN-γ ، IL-2 و TGF-β (از طریق آزمایش Real time PCR) را اندازه گیری نمودیم. سپس با مطالعه مراجع ایمونولوژی و مدلسازی سرطان، مهمترین فاکتورهای کنترل کننده ی سیستم تعاملات را مشخص نموده و براساس آن سناریوهای مختلف را اجرا نموده و در هر سناریو رفتارهای استراتژیک تومور و سیستم ایمنی را با بهره گیری از دانش تئوری بازی ها تحلیل نمودیم. همچنین با استفاده از تئوری بازی ها که ابزار قدرتمندی برای پیش بینی رفتارهای استراتژیک است، تغییرات استراتژیک رفتار تومور در مقابل سیستم ایمنی را توانستیم پیش بینی نموده و با آنالیز این تغییرات می توان به عملکرد هوشمند تومور در مقابل سیستم ایمنی پی برد. یافته ها: نتایج مدل ارائه شده، منطبق بر داده های استخراج شده از آزمایشات تجربی بوده و به ازای هر بار اجرای مدل، خروجی ها مقادیر متفاوتی ارائه دادندو متناسب با عدم قطعیت رفتاری بوده، ولی روند اصلی رفتار را در پی داشتند. این رفتار تصادفی به علت اثر تصادفی سلول ها بود که در کل مدل القا شده است این مدل توانایی نمایش دینامیک رفتارهای استراتژیک مختلفی که در تعامل بین سلول های توموری و سیستم ایمنی مانند فرار توموری، تعادل و حذف سلول های توموری، وجود دارد را دارا می باشد. با تحلیل توابع payoff یا همان توابع سود و منفعت می توانیم نحوه اتخاذ استراتژی های مختلف توسط تومور و سیستم ایمنی را در هر لحظه و با توجه به میزان جمعیت سلول های توموری و سلول های ایمنی مشاهده و بررسی کنیم.نتیجه گیری: با استفاده از نتایج تغییرات پارامتر کنترلی سیستم و با استفاده از دانش تئوری بازی ها تغییرات رفتار استراتژیک سلول های توموری که یک عامل هوشمند در تعاملات است، تحلیل کرده و براساس آن درمان ایمونوتراپی مناسب پیشنهاد شده است.