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Combinando radiación con hipertermia: un modelo multiescala informado por experimentos in vitro

Enero 27, 2018

La radioterapia y la hipertermia combinadas ofrecen un gran potencial para el tratamiento exitoso de tumores radio-resistentes mediante termorradiosensibilización. La heterogeneidad de la respuesta tumoral, debido a factores intrínsecos o microambientales inducidos, puede influir en gran medida en el resultado del tratamiento, pero es difícil tener en cuenta el uso de enfoques tradicionales de planificación del tratamiento. La simulación de sistemas oncológicos, utilizando modelos matemáticos diseñados para predecir el crecimiento tumoral y la respuesta al tratamiento, proporciona una poderosa herramienta para el análisis y la optimización de tratamientos combinados. Presentamos un marco que simula este tipo de tratamientos combinados a nivel celular. Este autómata celular híbrido multiescala simula grandes poblaciones de células (hasta 107 células) in vitro, al tiempo que permite la progresión del ciclo celular individual y la respuesta al tratamiento al modelar la muerte celular mitótica inducida por radiación y la muerte celular inmediata en respuesta al calentamiento. Basado en una calibración usando una serie de conjuntos de datos experimentales de crecimiento, ciclo celular y supervivencia para células HCT116, las predicciones del modelo coincidieron bien (R2> 0.95) con los datos experimentales dentro del rango de dosis (térmicas y de radiación) probadas (0-40 CEM43, 0 -5 Gy). El marco propuesto ofrece flexibilidad para modelar combinaciones de tratamientos multimodal en diferentes escenarios. Por lo tanto, puede proporcionar un paso importante hacia el modelado de terapias personalizadas utilizando un tumor de paciente virtual.

Brüningk S, Powathil G, Ziegenhein P, Ijaz J, Rivens I, Nill S, Capellán M, Oelfke U, Ter Haar G.

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