Die kombinierte Strahlentherapie und Hyperthermie bieten großes Potenzial für die erfolgreiche Behandlung strahlenresistenter Tumoren durch Thermoradiosensibilisierung. Die Heterogenität der Tumorreaktion aufgrund intrinsischer oder mikroumweltinduzierter Faktoren kann das Behandlungsergebnis stark beeinflussen, lässt sich jedoch mit herkömmlichen Behandlungsplanungsansätzen nur schwer berücksichtigen. Die systemische Onkologiesimulation unter Verwendung mathematischer Modelle zur Vorhersage des Tumorwachstums und des Ansprechens auf die Behandlung bietet ein leistungsstarkes Werkzeug zur Analyse und Optimierung kombinierter Behandlungen. Wir stellen ein Framework vor, das solche Kombinationsbehandlungen auf zellulärer Ebene simuliert. Dieser multiskalige Hybrid-Zellautomat simuliert große Zellpopulationen (bis zu 107 Zellen) in vitro und ermöglicht gleichzeitig das Fortschreiten des individuellen Zellzyklus und das Ansprechen auf die Behandlung durch Modellierung des strahleninduzierten mitotischen Zelltods und der sofortigen Zelltötung als Reaktion auf Erhitzung. Basierend auf einer Kalibrierung unter Verwendung einer Reihe experimenteller Wachstums-, Zellzyklus- und Überlebensdatensätze für HCT116-Zellen stimmten die Modellvorhersagen gut (R2 > 0.95) mit experimentellen Daten im Bereich der getesteten (Wärme- und Strahlungs-)Dosen (0-40 CEM43, 0) überein -5 Gy). Das vorgeschlagene Framework bietet Flexibilität für die Modellierung multimodaler Behandlungskombinationen in verschiedenen Szenarien. Es könnte daher ein wichtiger Schritt zur Modellierung personalisierter Therapien mithilfe eines virtuellen Patiententumors sein.
Brüningk S, Powathil G, Ziegenhein P, Ijaz J, Rivens I, Nill S, Chaplain M, Oelfke U, Ter Haar G.
