برای درک عمیق زیستشناسی و مهار پیچیدگیهای آن به نفع انسان و کاهش آسیبهای انسانی، نیازمند رویکردهای چند رشتهای است که تکنیکهای مدلسازی پیچیده محاسباتی و ریاضی را در بر میگیرد. این استراتژی های یکپارچه برای پیشرفت سریع و قابل توجه در مسائل، در سلامت و بیماری، که سطوح مولکولی، سلولی و بافتی را در بر می گیرند، ضروری هستند. استفاده از مدلهای ریاضی برای توصیف جنبههای مختلف رشد تومور سابقه بسیار طولانی دارد و به بیش از شش دهه میرسد. با این حال، اخیراً، پیشرفتهای تجربی و محاسباتی، درک ما را از نحوه عملکرد فرآیندها در سطوح چندگانه برای میانجیگری توسعه رگزایی تومور و پیشروی سرطان بهبود بخشیده است. این کتاب توسعه و استفاده از روشهای محاسباتی و ریاضی جدید را برای رسیدگی به چالشهای چند مقیاسی مرتبط با توسعه عروق تومور ارائه میکند.
در بخش 1: سیگنالدهی سلولی و جنبههای مولکولی رگزایی تومور، نشان داده خواهد شد که مدلسازی ریاضی میتواند به فنوتیپهای بیوشیمیایی و بیومکانیکی کمک کند. انواع مهم سلول های دخیل در ایجاد سرطان: سلول های اندوتلیال عروقی. سلولهای اندوتلیال عروقی وقتی توسط محیط اصلاحکننده تومور واژگون میشوند، رگزایی جدیدی را تشکیل میدهند که قادر به تغذیه و انتقال سلولهای تومور به بافتهای دیگر است. مدلهای بخش اول اهمیت روشهای کمی را برای دستیابی به درک عمیقتر از چگونگی انجام جنبههای طبیعی و غیرطبیعی ادغام سیگنال در تکثیر سلولی، مهاجرت و تصمیمهای بقا که منجر به رگزایی تومور پاتولوژیک میشود، نشان میدهند.
تمرکز قسمت دوم بر روی زنجیره رگزایی و تمام پیچیدگی های آن است. رگزایی موفقیتآمیز با تعامل پیچیده مکانیسمهای بیوشیمیایی و بیومکانیکی، از جمله برهمکنشهای سلول-سلول و ماتریکس سلول، اتصال گیرنده سطح سلول، و انتقال سیگنال درون سلولی انجام میشود. یک چالش بزرگ برای جامعه تحقیقاتی سرطان، ادغام اطلاعات شناخته شده به روشی است که درک ما از زیربنای اصلی رگزایی تومور را بهبود می بخشد و تلاش ها را برای توسعه درمان های جدید برای درمان سرطان سوق می دهد. فصلهای قسمت دوم چندین رویکرد محاسباتی و محاسباتی را که میتوانند به این چالش رسیدگی کنند، برجسته میکنند.
در حالی که دو سوم اول فصل های کتاب نشان می دهد که چگونه می توان با مطالعه سیگنال های سلولی و مورفولوژی عروقی و عملکرد به بینش های مهمی دست یافت، مجموعه ای از فصل ها در بخش سوم قسمت سوم: مدلسازی کل اندام رشد و عروقی شدن تومور، شما رشد عروقی را با پویایی رشد تومور ادغام خواهید کرد. این دو فرآیند به روشهایی بهشدت به یکدیگر وابسته هستند که تنها میتوانند از نظر تئوری با رویکردهای بیوفیزیکی بررسی شوند که سطوح مختلف سازمان بیولوژیکی را در بر میگیرند و تومور و عروق در حال رشد را در هنگام تکامل مشترک مشخص میکنند.
هدف این جلد تجدید نظر شده ارائه مروری جامع از تمام تلاشهای مدلسازی مربوط به مدلسازی عروق تومور نیست. در عوض، انواع روشهای مدلسازی ریاضی جالب و نوآورانه برای درک توسعه و اثرات رگزایی تومور برجسته شدهاند تا برخی از روندهای نوظهور در این زمینه را نشان دهند.