PLoS ONE: Multi-Scale Agent-Based Multippeli myelooma Syöpä mallinnus ja Related Tutkimus tasapaino Osteoklastit ja Osteoblasts
tiivistelmä
Tutkimus Background
Tällä hetkellä useita myelooma on toiseksi yleisin yhteinen hematologisista sairauksista Yhdysvalloissa, muodostavat 1% kaikista syövistä. Tavanomaisella hoidolla, mediaani elinaika on tyypillisesti 3-4 vuotta, mutta sitä voidaan pidentää 5-7 vuoden ajan tai pidempään kehittyneitä hoitoja. Viimeaikainen tutkimus osoitti, että kasvu osteoklastien (OC) aktiivisuus liittyy usein withmultiple myelooman (MM) ja että lasku inosteoblast (OB) aktiivisuus contributesto osteolyyttisiä vaurioita MM. Normaalisti populaatiot OC ja OB ovat epätasapainoa ja epätasapaino tässä statecontributes kehittämiseen haavaumia.
Tutkimus menettelyjä
Multi-asteikko Agenttipohjainen multippelimyelooma malli kehitettiin simuloida jakaantumiseen, kulkeutumiseen ja kuolema OB ja toimintaolosuhteet. Myöhemmin tämä malli käytettiin tutkimaan tehoa thethree yleisimmin käytetty lääkkeitä MM käsiteltäviksi seuraavat kaksi tilat: väheneminen etenemistä MM ja uudelleen perustamista välistä tasapainoa toimintaolosuhteet ja OB.
Tutkimus tarkoituksiin
simuloitu tulokset paitsi osoittaneet kapasiteetin mallin valita optimaalinen yhdistelmiä huumeita vaan osoitti myös, että optimaalisen käytön kolmesta lääkkeitä voidaan palauttaa tasapaino OC ja OBt sekä kill MMS. Lisäksi huumeiden synergia analyysitoiminto mallin paljasti, että tasapainon palauttamiseksi välillä OB ja OC voi merkittävästi lisätä tehoa lääkkeiden kasvainsoluja vastaan.
Citation: Qiao M, Wu D, Carey M, Zhou X, Zhang L (2015) Multi-Scale Agent-Based Multippeli myelooma Syöpä mallinnus ja Related tutkimus tasapaino Osteoklastit ja Osteoblastit. PLoS ONE 10 (12): e0143206. doi: 10,1371 /journal.pone.0143206
Editor: Zhang Zhang, Beijing Institute of Genomics, Kiinan tiedeakatemia, Kiina
vastaanotettu: 29 huhtikuu 2015; Hyväksytty: 02 marraskuu 2015; Julkaistu 11 joulukuuta 2015
Copyright: © 2015 Qiao et al. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään
Data Saatavuus: kaikki asiaankuuluvat tiedot ovat paperi.
Rahoitus: Tätä työtä tukivat https://grants.nih.gov/grants/oer.htm: U01 CA166886-01, P30AI078498, HHSN272201000055C; ja www.nsfc.gov.cn: No. 61372138.
Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.
Johdanto
Aikaisemmat tutkimukset [1] totesi, että useita myelooma on toiseksi yleisin hematologinen maligniteetti Yhdysvalloissa (jälkeen non-Hodgkin-lymfooman), joka muodostaa 1% kaikista syövistä. Multippeli myelooma treatmentcan luokitellaan intothe seuraavista tavoista. Thefirst on korkea solunsalpaajahoito autologisen hematopoieettisten StemCell transplantaatio, joka voi pidentää eloonjäämiseen ja herättää täydellinen remissio, mutta se ei ole parantava. Toinen on allogeeninen kantasolusiirron, mikä voi parantaa MM pienellä osalla potilaista on merkittäviä haittavaikutuksia [1]. Kolmas on kemoterapian withthe seuraava lääkeaineen yhdistelmiä: 1, bortetsomibin, melfalaani, andprednisone, joiden arvioitu eloonjäämisaste 83%: iin 30 kuukautta [2]; 2, lenalidomidilla yhdessä pienen deksametasonia, 82% eloonjääneitä kaksi vuotta [3], ja 3, melfalaanin, prednisonin ja lenalidomidi, with90% eloonjääminen 2 vuotta [4]. Yli 65-vuotias ja joilla on merkittäviä samanaikaisia sairauksia voi saada vain thirdtreatment, mutta nämä lääkkeet on merkittäviä sivuvaikutuksia, ja hoito vaikutus ei ole ilmeinen. Tunnistaa uusia hoitovaihtoehtoja hoitoon useiden myelomascientists tutkivat usean mittakaavan synnyssä useita myelomaat solunsisäisen, solujen välinen ja kudosten scalesand työllistää molekyyli-lääkkeiden MMS.
Kaiken kaikkiaan 80-90% myeloomaa sairastavilla potilailla kehittää luuleesioita aikana taudinkulku [1]. Multippeli myelooma luuston sairaus on tunnusomaista toimintahäiriö sekä OB-välittämää luun muodostumista ja OC-välittämää luun hajoamista [5]. Bone homeostaasin ylläpitää tasapaino synteesi uusia luun OBt ja poistamalla vanhan luun toimintaolosuhteet. MM, on epätasapaino osuus toimintaolosuhteet ja OB. OB aktiivisuus on merkittävästi vähentynyt tai poissa, ja OC luun hajoamista aktivoidaan [5,6]. Tässä tutkimuksessa tasapaino määritellään kaksi standardia: yksi, suhde OC on OB; ja kaksi, absoluuttinen ero määrän OC ja OB kohtuullisen välein.
Useita vuorovaikutukset myelooman luuytimestä mikroympäristön vastaavat myeloomaa luuston sairaus. Tuoreessa tutkimuksessa [7], osoittivat, että DKK1-Wnt-OPG /RANKL solunsisäisen signalointireitin voi välittää tasapaino OB ja OC, joka on becomeone tärkeimmistä tekijöistä patogeneesissä multippeli myelooma. On neljä suurta skenaariota usean mittakaavan synnyssä multippeli myelooma (kuvio 1). I: Wnt-signalointireitin aktivaatio stimuloi kasvua, erilaistumista ja toimintaa osteoblastien [8]. II: Dickkopf (DKK1) erittyy MMS. Koska DKK1 on Wnt-inhibiittori, se estää fosforylaation beeta-kateniinin estää sen hajoamisen [1]. Korkeampi DKK1 ilme on löydetty myeloomaa sairastavilla potilailla ja se on osoittanut positiivinen korrelaatio pitkälle edennyt myelooma [9]. III: DKK1 suoraan increasesRANKL ja decreasesosteoprotegerin (OPG) ilmentymisen OBt [10]. Suhde OPG /RANKL on negatiivisesti liittyy useita toimintaolosuhteet. IV: OCsproduce TNFa, joka suoraan stimuloi MMS ja indusoi stroomasolujen erittää tekijöitä, kuten RANKL, joka asema OC muodostumista. TNFa indusoi ehkäisytablettien joka estää OB erilaistumista ja edistää MM kasvua. MMS estää kasvun OB ja stimuloivat OC herättää noidankehä, joka edistää epätasapaino näiden kahden solutyypin. Jos OB muodostuminen samanaikaisesti estyy skenaarioiden I ja II sekä kasvua MMS stimuloi skenaario IV suhde OPG /RANKL vähenee merkittävästi, mikä Kasvavat sukupolven OC [11].
I: Wnt signalointireitin stimuloi kasvua, erilaistumista ja toimintaa osteoblastien. II: Dickkopf (DKK1) inhiboi fosforylaatiota beeta-kateniinin estää sen hajoamisen. III: suhde OPG /RANKL on negatiivisesti liittyy useita toimintaolosuhteet. IV: TNFa stimuloi MMS ja indusoi stroomasolujen erittää tekijöitä, kuten RANKL, joka asema OC muodostumista.
perusteella patogeneesiin MM, useita lääkkeitä on kehitetty tämän sairauden hoidossa [12]. Glucocorticoidshave käytetty hematologisten syövän hoidossa, mutta niihin liittyy useita haittavaikutuksia, kuten tukahduttaminen OC ja OB [13]. BHQ880inhibits DKK1 ja siten edistää luun muodostumista, mikä puolestaan estää myelooman aiheuttamaa osteolyyttinen tauti ja MMgrowth [14]. Lidamycin kiihdyttää apoptoosia MMS.
Useimmat näitä lääkkeitä ei workas hyvin
in vivo
kuin ne
in vitro
johtuu imeytymistä, jakautumista, aineenvaihduntaa, ja myrkyllisyys (ADME) ongelmat. Tästä syystä käytimme useita lääkkeitä hoitoon MM optimaalisella lääkeyhdistelmä suunnitelma ratkaisemiseksi ADME ongelmia ja lisätä
in vivo
lääkkeen tehoon. On kuitenkin epäkäytännöllistä kvantitatiivisesti arvioida optimaldrug yhdistelmä
in vivo
. Siksi käytimme 3D multi-asteikko agentti perustuva malli, joka kattaa solunsisäinen, solujen välinen ja kudosten asteikot seuraaviin kolmeen tarkoituksista: kehittää alustan kuvaamaan välisiä suhteita MMS, OB ja toimintaolosuhteita; tutkia patogeneesiin MM tällä alustalla; ja käyttää tämän foorumin tunnistaa optimaalinen lääkeyhdistelmä MM hoitoon.
Simuloitu tulokset osoittivat, että mallia voidaan käyttää paitsi simuloida jakaantumiseen, kulkeutumiseen ja kuolema OB, OC ja MMS myös tutkia optimaalinen käyttö näiden kolmen lääkeaineen estävän MM kasvua ja palauttaa tasapaino toimintaolosuhteet ja OB.
Materiaalit ja menetelmät
kuvata kasvaimen kasvua kanssa epätasapaino osteoblastien ja osteoklastien ja tutkia vaste multippelin myelooman ja erityisesti niiden yhdistelmiä, kolmenlaisia aineita merkitty mallissa: MMS, OC ja OBs.Our monen pienoismalli koostuu kolmesta biologisen asteikot: solunsisäinen, solujen väliset ja kudosta. Solunsisäinen asteikko kuvaavat tärkeimpiä mekanismeja solujen fenotyyppisen kytkimiä, ja solujen väliset asteikko sillan kudosten ja solunsisäinen asteikot seuraavasti: (a) sytokiinien ja lääkkeet toimitetaan kasvain microenvironment kudos- mittakaavassa; (B) MMS, OB ja OC läpikäyvät fenotyyppisiä kytkentä vastauksena stimulaation erityisten sytokiinien klo solujen väliset mittakaavassa; ja (c) DKK1 erittämä MMS vaikuttaa tasapainoon OB ja OC sekä niiden muuttoliike vastauksena erittyvän sytokiinien ja huumeiden kudoksen mittakaavassa. 100 * 100 * 100 kolmiulotteinen kuutio, jossa on neljä osa-osastoa käytettiin edustamaan siivu virtuaalisen kasvaimen soluväliaineen (ECM). Hilan koko on 5 um, mikä on suunnilleen sama kuin säteen MM. Noin sata MMS, OB ja OC sekoitettiin ja alustetaan keskellä ristikon, joka muodostaa sphere.The iän MMS, OB ja OC oli satunnaisesti alustettu välillä 0 ja 24 tuntia.
Solunsisäinen Scale: fenotyypin kytkentä tuumorisoluihin ”aineet”
joka simulointi vaiheessa (
At
= 2
tuntia
), kukin MM, osteoklastien orosteoblast määrittää sen fenotyypin mukaan seuraavan säännöt (kuvio 2).
apoptosis: Joka hetkellä, jos apoptoosin todennäköisyys solun (OB, OC tai MMS) on pienempi kuin kynnys,
Apop
korko
, solu käynnistää apoptoosin. Leviämisen: lisääntyminen kunkin solun on vaikutusta sytokiinien muista soluista. Migration: Lisääntyvä solu siirtyvät kolmen ensimmäisen vaiheen solusyklin (G0 /G1, S ja G2), kun taas se etsii tyhjää paikkaa jakaa tultuaan mitoosi M phase.Quiescence: On kaksi mahdollisuutta varten solu on lepotilassa: solu ei voi mennä läpi solusyklin tai solu ei löydä sopivaa vapaa paikka jako.
Apoptosis.
joka hetkellä jos apoptoosin todennäköisyys solun (OB, OC tai MMS) on pienempi kuin kynnys,
Apop
rate of the solu käynnistää apoptoosin. Mikä tahansa solu kestää 10 kertaa vaiheiden päätymistä apoptoosin ja imetään sitten. Kuten raportoitu aikaisemmissa tutkimuksissa [15], solun apoptoosin korko määritellään erään eksponenttijakaumaa (Eq 1) 🙁 1), jossa △ t tarkoittaa aika-askel (joka on kaksi tuntia), andλ on positiivinen luku edustaa keskimääräistä apoptoosin taajuus kunkin solutyypin.
Eq 2 kuvaa vaikutusta Lidamycin on apoptoosin määrä MMS perustuu Hill toiminto [16] 🙁 2), jossa
L
ijk
merkitsee suhteellista Lidamycin pitoisuutta Hilapisteelle (i, j, k), β
mm
L
on suurin kasvu apoptoosin korko, λ
0
mm on pohjapinta apoptoosin määrä MMS, ja (
K
L
mm
) on kynnyksen Lidamycin että edistää MM apoptoosin.
palauttaa tasapaino OC ja OB, apoptoosin hinnat OC ja OB olisi säänneltävä huumeita. Eq 3 kuvataan glukokortikoidit (GC) edistää apoptoosin OB ja OC perustuu Hill toiminto [17] 🙁 3), jossa n = 1 OB, n = 2 OC,
G
ijk
merkitsee suhteellisen GC pitoisuutta Hilapisteelle (
i
,
j
,
k
), ja
K
GC
n
on kynnystä, jossa GC edistää apoptoosin toimintaolosuhteet ja OB.
leviämisen.
Eq 4 kuvaa leviämisen todennäköisyyttä useita myeloomasolujen perustuu Hill toiminto [18] 🙁 4) jossa
T
ijk
merkitsee suhteellista TNFa pitoisuutta Hilapisteelle (
i
,
j
,
k
),
K
T
MM
on kynnystä, jossa TNFa edistää leviämisen MMS,
P
Prol
MM edustaa vaikutusta TNFαon leviämisen nopeus MMS,
P
0
MM
merkitsee pohjapinta proliferaationopeus, ja β
MM
T
on eamum taso leviämisen MMS.
Eq 5 kuvataan leviämisen todennäköisyys OB perustuu Hill toiminto [19] 🙁 5), jossa
P
Prol
ob
edustaa leviämisen nopeus OB jälkeen vastata myönteisiä vaikutuksia Wnt signalointia,
P
0
ob
merkitsee pohjapinta leviämisen nopeus, ja β
ob on maksimi leviämisen taso.
Eq 6 kuvaa leviämisen todennäköisyyttä osteoklastien [20] 🙁 6) jossa
P
Prol
oc
on leviämisen todennäköisyys osteoklastien,
P
0
oc
merkitsee pohjapinta leviämisen todennäköisyys,
p
polku
oc
on maksimaalisen eston suhteen
O
_
RL
ijk
,
K
O
_
RL
on kynnys
O
_
RL
ijk
, joka estää leviämisen osteoklastien, ja
O
_
RL
ijk
merkitsee pitoisuussuhde OPG ja RANKL at Hilapisteelle (
i
,
j
,
k
).
yhtälön 7 hyödyntää Bernoulli-toiminto sen määrittämiseksi, onko solu saapuu solusyklin: (7) Jos C
rand putoaa välillä [0, p
Prol), solu saapuu solusyklin ja alkaa lisääntyä; muuten solu pysyy lepotilassa ja odottaa seuraavan kierroksen. Kun M vaiheessa solusyklin, solu jaan, jos se havaitsee vähintään yksi vapaa paikka sisällä etsintä matkan.
Migration.
Ei-jakautuvat solut siirtyvät jokaisessa vaiheessa. Lisääntyvät solut migratein kolmen ensimmäisen vaiheen solusyklin (G0 /G1, S ja G2), kun taas ne etsiä tyhjää paikkaa jakaa tultuaan mitoosi M vaiheessa [21]. Tätä käsitellään tarkemmin seuraavassa jaksossa.
liikkumattomuus.
On kaksi mahdollisuutta solun olla lepotilassa: yksi solu voi mennä läpi solusyklin kuin tuloksena Eq 5; ja kaksi, solu ei löydä sopivaa vapaa paikka solunjakautumista.
Intercellular Scale: dynamiikka molekyylien signalointipolkujen jokaista solua ja säännöt valitsemalla ”houkuttelevin” sijainti
EWnt
ijk
on vaikutusta DKK1 on Wnt kuten kuvataan Eq 8: (8), jossa
D
ijk
merkitsee suhteellista DKK1 pitoisuutta Hilapisteelle (
IJK
), K
D on kynnyksen DKK1 että inhibitsWnt signalointi,
EWnt
ijk
edustaa vaikutusta DKK1 on Wnt signalointia, ja E
0 ja β
w ovat pohjapinta ja maksimaalisen eston tasoa suhteessa Wnt signalointia.
Kuten aikaisemmin ilmoitettiin [22], joka on epätasapainossa OBt ja toimintaolosuhteet saadaan, kun OC enemmän kuin OBt yhteydessä MM. BHQ880 estää DKK1 vähentää Wnt signalointia ja Eq Korvataan 8 Eq 9: (9) jossa edustaa nykyinen tehokas DKK1 pitoisuutta Hilapisteelle (i, j, k), ja B tarkoittaa annosta BHQ880.
Jokainen elävä MM valitsee ”houkuttelevin” paikka lisääntyä tai siirtää perustuvat seuraaviin sääntöihin:
1) ei-M vaihe solun asemassa
p
0 aina etsiä asemaa enemmän ravintoa siirtää tai jakaa. Kuusi Lähin (Moore) naapureihin
p
0 ovat ehdokas paikoissa. Jokainen on paremmuusjärjestykseen Eq 10: (10) missä
R
l
on ranking pisteet kunkin ehdokkaan aseman
p
ijk
l
,
r
l
on etäisyys ehdokas sijainti
p
ijk
asentoon
p
0, ja
p
(
r
l
) on todennäköisyys että solu siirtyy ehdokas sijainti
p
ijk
. (11) missä
D
on etäisyys potenssiin ajan.
MMS yrittää välttää eristetyn tai ruuhkaa paikoissa, mutta ne eivät ole niin herkkiä kuin kiinteä kasvain cells.The parempana lähiöissä (
V
l
) merkitään Eq 12 : (12) joukkoon ehdokkaita normalisoituvat Eq 13: (13) B
helpottamiseksi painevalussa kaikki normalisoitu joukkoon sisällytetään muodostamaan asteikolla
S
yhtälössä 14 , jossa kukin ehdokas vastaa erilaisia
S
l
(14)
S
on järjestettyyn
S
l
. Jokainen
S
l
on alue välillä [0,1] ja liittyy
lth
sijoituspaikalla. Die liikkuva generoi satunnaisen arvon
d
∈ [0,1). Jos
d
putoaa
S
l
, vastaava ehdokas sijainti valitaan seuraavaksi muuttoliike ja jakaantumista päällä.
2 ) Jos tilaa on käytettävissä, solu tulee reversiblyquiescent ja odottaa seuraavan kierroksen.
Tissue Scale: sytokiinien ja huumeiden levittämisen
Eq 15 kuvaa sytokiinien (DKK1, RANKL, OPG, ja TNF-α) diffuusio 3D soluväliaineen. (15)
C
ijk
(
t
+ 1) on sytokiini arvoon sijainti
P
ijk
t
+ 1 aika-askel,
λ
C
on diffuusion , ja ovat sytokiinin arvot
P
ijk
n kuusi naapurit ajankohtaisessa vaiheessa. Jos sytokiini on DKK1 tai RANKL ja on AMM osoitteessa
P
ijk
, ajasta riippuva ominaiskäyrätoiminto
χ
mm
(
t
,
P
IJK
) on asetettu 1; muuten tämä arvo asetetaan 0.If sytokiini on OPG ja on OB osoitteessa
P
ijk
, ajasta riippuva ominaiskäyrätoiminto
χ
mm
(
t
,
P
IJK
) on asetettu 1; muuten tämä arvo asetetaan 0.If sytokiini on TNF-α ja on OC osoitteessa
P
ijk
, ajasta riippuva ominaiskäyrätoiminto
χ
mm
(
t
,
P
IJK
) on asetettu 1; muuten tämä arvo on asetettu 0.
Se
G
ja
DEG
edustavat sytokiinien eritys andthe hajoamisnopeus, vastaavasti.
Kuten edellä, BHQ880 jät ja Lidamycin hyödynnettiin mallissamme palauttaa tasapaino toimintaolosuhteet ja OBt. Lisäksi olemme kehittäneet tätä uutta käyttämällä
in silico
algoritmien tunnistaa optimaalisen usean lääkkeen yhdistelmä palauttaa tämä tasapaino. BHQ880 säätelee leviämisen OB ja OC estämällä DKK1 [23]. GC edistää apoptoosia sekä OB ja toimintaolosuhteet. Koska MMS tärkeä rooli tuottamisessa epätasapainossa OB ja OC erittämällä DKK1, Lidamycin mahdollista tasapainottaa lisäämällä apoptoosin MMS [24]. Eq 16 kuvataan, miten näiden useiden lääkkeiden kulkeutuvat ympäröivään kudokseen ennen sen upby MMS, OB ja toimintaolosuhteet. (16) missä
DR
ijk
(
t
+ 1) edustaa pitoisuutta tahansa näistä kolmesta huumeita sijainti
P
ijk
vuonna (t + 1) aika-askel, ja
λ
d
on huume diffuusion. ovat lääkeainepitoisuudet on
P
ijk
”snearest kuusi naapurit kellonajan askel.
Pe
d
on aluksen läpäisevyyttä lääkkeen, ja
U
d
edustaa lääkkeen sisäänoton nopeus.
kuvio 3 esittää vuokaaviota algorithm.At solunsisäisen mittakaavassa, kaavojen 1-7 kuvaavat fenotyyppisten (maahanmuutto, proliferaatio, liikkumattomuus tai apoptoosin) kytkimet MMS, OB ja toimintaolosuhteet. Tällä solujen väliset mittakaavassa dynamiikkaa molekyylien solun signaalireitteihin saatuaan sytokiinien stimulaation muista cellsare edustaa kaavat 8 ja 9. Lisäksi MMS kilpailevat paras paikka siirtää tai lisääntyä, jotka on määritelty etäisyys ehdokassijainteja ja solutiheys (kaavat 10-14). Tällä kudos mittakaavassa joukko yksinkertaistetun reaktio-diffuusio yhtälöitä (kaavat 15 ja 16) kuvaavat maantieteelliseen keskittymiseen muutokset sytokiinien (DKK1, OPG, RANKL, ja TNF-α) ja lääkkeet (BHQ880, Lidamycin, ja glukokortikoidit). Nämä muutokset paitsi uudistaa kasvain microenvironment mutta myös huomattavasti vaikuttavat käyttäytymiseen MMS, OC ja OB (sytokiinierityksen proliferaatiota, migraatiota, tai apoptoosin) on solunsisäinen mittakaavassa. Yksityiskohdat mallin parametrit on lueteltu taulukossa 1.
Solunsisäinen asteikko: kuvailee viestintää myeloomasolujen, osteoklastien ja osteoblastien ja niiden ”fenotyyppisen” kytkimiä. Intersellulaarinen asteikko: kuvailee dynamiikka molekyylien signalointipolkujen kunkin solun saatuaan sytokiinien stimulaation muista soluista ja erityinen siirtymä sääntöjä soluja. Tissue asteikko: kuvailee diffuusio huumeiden ja sytokiineja.
Tulokset
Tämä malli toteutettiin Visual C ++ [25] ja sitä käytettiin ennustamaan vastaus multippelin myelooman solujen huumeiden combinationsas niihin liittyvät tasapaino osteoklastien ja osteoblastien hoitovastetta huumeiden yhdistelmiä. Tissue asteikko käyttäytyminen: Simulointi aika käsitti aika vaiheet 0-120 ja kussakin vaiheessa oli 2 tuntia. Kuvio 4 esittää dynamiikkaa kolmenlaisia soluja (MMS, OBt ja toimintaolosuhteet). Huomaa, että yksilöllinen väri merkitsee jokaisen solun tyyppi: osteoklastien (vihreä), osteoblastien (punainen), ja multippelin myelooman solujen (sininen).
Kuvio 4 osoittaa, että kolmen käyrän alkoivat erottua hetkellä vaiheessa 20. lukumäärä MMS (sininen) leikkaavat määrä OC (vihreä) noin aika vaihe 90. sen jälkeen 120 kertaa vaiheiden määrä OC ja MMS kasvanut kolminkertaiseksi ja neljän kertaiseksi verrattuna niiden alkuperäiseen arvoon, ottaa huomioon, että OB lähestyi nolla. Kuvio 5 esittää kolmiulotteisen tilannekuvia OB, OC ja MMS ajankohtina 0 ja 120 ilman lääkehoitoa.
BHQ880 ruiskutettiin aikaa vaiheessa 20 palauttaa tasapaino OB ja toimintaolosuhteita, kun väestö kolmen solutyyppien alkoi eroavat, asshown kuvassa 4. BHQ880 voi suoraan lisätä leviämisen hinnat MMS ja OC ja pienentää leviämisen nopeus OB säätelemällä toiminta DKK1. Kuvio 6 osoittaa, että BHQ880 merkittävästi vähensi MMS ja OC, kun taas määrän lisääminen OB verrattuna tuloksiin, on raportoitu kuviossa 4; mutta tämä lääke ei muuta suuntaus kolmen käyrän. Kuvio 7 esittää 3D-otoksia kasvain järjestelmän yhden aineen BHQ880 hoitoa seuraavina ajankohtina vaiheet: t = 40, t = 50 ja t = 120.
MM leviämisen korko toimi tavoitteeksi tarkistaa ennusteita mallin jälkeen pistämällä BHQ880. Kuvio 8 esittää pieni ero simuloidun ja kokeellista tietoa [16] sen jälkeen, kun 120 kertaa vaiheiden samanlaisissa alkuehdot.
GCswere palveluksessa tasapainon palauttamiseksi lisäämällä apoptoosin hinnat ehkäisytablettien ja OB. Kuvio 9 osoittaa, että kun GC injektoitiin aikaan vaiheessa 20, väestön kaikkien kolmen celltypes nopeasti vähentynyt ennen aika askel 60. Tämän jälkeen MM ja OC väestön nopeasti lisääntynyt, kun taas määrä OB laski lähes nollaan muualla simulointi. Tämä ilmiö on myös esitetty kuvioissa 4 ja 6. Kuva 10 esittää spatiaalista tietoa näiden kolmen solutyypeissä aikaan vaiheet t = 60, t = 65 ja t = 120. MM lisääntymisnopeus toimi kohde tarkistaa ennusteita mallin injektion jälkeen GC. Kuvio 11 esittää pieni ero simuloidun ja kokeellista tietoa [26] sen jälkeen, kun 120 kertaa vaiheiden undersimilar alkuehdot.
Lidamycin edistää apoptoosin MMS. Kuvio 12 esittää, että määrä MMS ja OC merkittävästi vähentynyt ennen aika-askel 65, kun taas määrä OB huomattavasti ennen aika askel 70. Kun aika-askel 65 vuotta, MMand OC populationsconsiderably lisääntynyt. Noin aika-askel 85, OB ja OC väestön leikkaavat. Sen jälkeen aika-askel 120, määrä OB laski lähes nollaan. Erityisesti, lopullinen määrä MMS ja OC-hoidon jälkeen Lidamycin oli suurempi kuin ilman hoitoa (kuvio 4). Kuvio 13 esittää paikkatietojen näiden kolmen solutyypeissä aikaan steps65, 70 ja 85.TheMM proliferaationopeus käytetään tavoitteeksi tarkistaa ennusteita mallin jälkeen GC injektion. Kuvio 14 osoittaa pieni ero simuloidun ja kokeellista tietoa [18] sen jälkeen, kun 120 kertaa vaiheiden undersimilar alkuehdot.
Kuviot 6-14 osoittaa, että yksittäinen lääke ei palautti tasapainossa eikä tappoi kaikki MMS. Näin ollen usean lääkeyhdistelmä hoitosuunnitelmia kehitettiin. Jokainen kahden tai kolmen lääkeaineen ruiskutettiin potilaan välisen ajan askeleen t = 20 jaT = 60, ja havaitsimme hoitovaikutus kunnes aika-askel t = 120. Kuten edellinen tutkimus [17], suhde näiden lääkkeiden oli 1 : 1. Kaavio vasemmassa yläkulmassa kuviossa 15 on esitetty, että kasvuluvut sekä OC ja OBt oli suuresti estyy kahdella lääkkeellä, kun taas MM väestö kasvoi aika askel t = 20 t = 60
kaavio oikeassa yläkulmassa kuvassa 15 osoittaa, että yhdistelmä BHQ880 ja Lidamycin merkittävästi esti MMS välillä aika vaiheet 20 ja 60, kun taas määrän lisääminen OB, mutta tämä yhdistelmä ei vaikuttanut toimintaolosuhteet. Sen jälkeen aika-askel 60, määrä MMS nopeasti lisääntynyt, kun taas määrä OB hitaasti kasvoi aluksi ja alkoivat laskea vasteaika vaihe 75.
kaavio vasemmassa alakulmassa kuviossa 15 esittää, että yhdistelmä GC ja Lidamycin selvästi säännelty MMS ja OC välinen aika vaiheessa 20 ja 60 ja lisäsi OB. Ilman näitä lääkkeitä, määrä MMS ja toimintaolosuhteita nopeasti lisääntynyt, kun taas määrä OB väheni.
kaavio oikeassa alakulmassa kuviossa 15 esittää, että yhdistelmä GC, BHQ880 ja Lidamycin paitsi huomattavasti säännelty MMS ja OC välinen aika vaiheessa 20 ja 60, mutta myös lisännyt OB. Lopettamisen jälkeen lääkeaine (aika vaihe 60), määrä MMscontinued vähenevän ja tasapaino OC ja OB palautettiin. Koska yksi tärkeimmistä tavoitteista Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää mikä lääkeyhdistelmä tehokkaasti palauttaa alkuperäisen tasapainon OC ja OB ja tappaa MMS taudin uusiutumisen välttämiseksi, oli tarpeen kehittää Yhtälön 17 arvioida suorituskykyä usean lääkkeen yhdistelmät. ( 17), ja ovat ne MMS, OC ja OBt vastaavasti hetkellä vaiheessa t = 120. ja ovat alkuperäisen numerot OC ja OB, vastaavasti.
simuloitu tulokset (kuviot 6-15 ja taulukko 2) osoittavat, että kumpikaan yksittäinen lääke tai kahden lääkkeen yhdistelmät voisi palauttaa alkuperäisen tasapainon OB ja OC ja relapsin välttämiseksi. Kuitenkin kolmen lääkkeen yhdistelmä (kuvio 15) osoitti merkittävää potentiaalia tätä päämäärää. Tästä syystä me selville mikä yhdistelmä näistä kolmesta huumeita oli paras suorituskyky mitattuna pienin
R
huumeiden
yhtälössä 17.
Sytokiini analyysi vastauksena yhdistelmähoitoa
Kaikkiaan 20 annosta kolmen lääkeaineen arvioitiin, mistä 0,1 x 10x geometrisen järjestyksessä suhteessa alkuperäiseen annokseen. Sitten tutkimme tehoa erilaisia yhdistelmiä kolmen lääkeaineen. Vaikka tavanomaiset ja suuriannoksista kemoterapiaa voi herättää usein hoitovasteita multippelia myeloomaa, se pysyy parantumaton sairaus, paljolti lääkeresistenssin. Luuytimen mikroympäristön paitsi edistää selviytymistä ja myeloomasolujen kasvua vaan alsoparticipates että resistenssin kehittyminen yhden tavanomaisia ja uusia aineita. Voit estää toistuvat multippelimyelooma ja aiheuttaa täydellisen remission, on tärkeää kehittää yhdistelmähoitoa strategioita, jotka estävät tiettyjen vuorovaikutukset myeloomasolujen ja luuytimen mikroympäristön [13,27].
R
huumeiden
edustaa lääkkeen tehoon. Pienin
R
huumeiden
esiintymistä annoksilla 10, 6, ja 4 yhdistelmä GC, Lidamycin ja BHQ880 (kuvio 16).
Loewe additiivisuuteen [28,29] arvioi, onko yhdistelmä vaikutus BHQ880, GC ja Lidamycin on synergistic.The yhdistelmä indeksi Loewe synergiaa määritellään suhde koko tehokas lääke annoksella (yhdistelmä vs. single lääkkeet) edellytetään saavuttaa tietyn vaikutuksen, joista säädetään Eq 18: (18) missä
d
1 (BHQ880),
d
2 (GC) ja
d
3 (Lidamycin) ovat lääkeyhdistelmä annokset sijaitsevat yhdistettynä isobologram- suhteen
R
huume
. Ja edustavat yhden aineen pitoisuuksia BHQ880, GC tai Lidamycin suhteen
R
huumeiden
, vastaavasti. CI
Loewe 1, CI
Loewe = 1 ja CI
Loewe 1 osoittavat Loewe synergiaa, vihamielisyys ja lisäksi vastaavasti. Yhtälössä 18,
R
huumeiden
= 960is kynnys arvioitaessa lääkeaineen vaikutus. Simuloitu tulokset osoittavat, että yhdistelmä BHQ880, GC ja Lidamycin on synergistinen (Kuva 17).
Parameter herkkyysanalyysissä
Arvioidaan parametrien arvot käyttäytymisestä multippelia myeloomaa syöpä mallinnusjärjestelmä, me herkkyysanalyysia mallimme perustuu seuraaviin parametreihin:
β
ω
,
β
mm
T
,
K
K
,
K
w
,
λ
C
,
DEG
,
λ
d
,
Se
G
,
Pe
d
,
ja U
d
me vaihteli kunkin parametrin erikseen yli vaihteluvälit esitetään taulukossa 1, kun taas vahvistetaan muiden parametrien tyvestään arvoihin. Valikoimia parametrit saatiin kirjallisuudesta, ja nämä arvot on lueteltu taulukossa 1. Me rajoitti suhteellisen korkeat computing kustannukset ABM, joten teimme 10 simulaatioita kunkin parametrijoukon. Arvioimaan vaikutuksen parametrien, laskimme Spearmanin kertaluvun korrelaatio [30] Jokaisen parametrin funktiona, montako MMS, OB, ja toimintaolosuhteet. Taulukossa 3 esitetään Spearmanin kertaluvun korrelaatio
ρ
ja
p
–
arvo
kunkin parametrin. Lisäksi tämä taulukko tutkii parametreja, jotka liittyvät läheisesti määrään MMS, OB ja OC: alus läpäisevyys thedrug (
Pe
d
), lääkeaineen diffuusio vakio (
λ
d
), ja lääke kertymävakio (
U
d
). Koska kynnys Wntthat edistää OB lisääntymistä (
K
w
) ja kynnys DKK1 joka estää Wnt (
K
D