Modellierung von Krebs mit ökologischen Prinzipien

Neue Arten, die in ein bestehendes Ökosystem eindringen, haben buchstäblich die gleiche Wirkung wie ein Krebs, der metastasiert. In einer neuen Studie verwendeten die Forscher das Tilman-Modell der Konkurrenz zwischen invasiven Arten, um die Metastasierung von Prostatazellen in Knochen zu untersuchen. Die Forschung wird im Open-Access-Journal von BioMed Central veröffentlicht Theoretische Biologie und medizinische Modellierung.
Jedes Jahr in den USA entwickeln etwa 40.000 Männer, deren Operation oder Strahlentherapie für Prostatakrebs als erfolgreich angesehen wurde, unheilbare Metastasen in ihren Knochen. Die Krebszellen greifen, gelegentlich nach Jahren des Schlafens, das Knochenmark an und kämpfen mit hämatopoetischen Stammzellen, die schließlich die Knochenmikroumgebung übernehmen.
Das Tilman-Modell, erstellt von G. David Tilman, analysiert eine Vielzahl von Faktoren der Invasion von Arten in ein Ökosystem. Von der University of Michigan tauschten Kun-Wan Chen und Kenneth J. Pienta Schritte aus, wie Krebs in die Tilman-Gleichungen übergeht. Sobald sich die Krebszellen vermehrt haben und einer genetischen Mutation (äquivalent zur Evolution) unterzogen wurden, lassen sie die Prostata in den Kreislauf, wo sie für eine Weile bleiben, bevor sie in das Knochengewebe eindringen.
Sobald die Krebszellen im Knochen sind, gibt es eine "Verzögerungsperiode", während sie sich etablieren. Mit der Zeit beginnen sie sich zu vermehren und den hämatopoetischen Stammzellen Konkurrenz zu machen.
Kun-Wan Chen sagte:

"Die eindringenden Krebszellen können als verschiedene Arten betrachtet werden, und die fittesten Mutanten werden dominant und multiplizieren. Schließlich gibt es einen massiven Einfluss auf die Biosphäre (menschlicher Wirt)."

"Verheerende ökologische Invasionen sind bekannt. Zum Beispiel führte die Einführung von Haustieren nach Mauritius zum Aussterben des Dodo und Caulerpa taxifolia, eine mutierte Killeralge, plagt das Mittelmeer. Krebsmetastasen folgen einem ähnlichen Weg wie ökologische Invasionen und unsere Anpassung der Tilman-Gleichungen zeigt, wie eindringende Krebszellen den normalen Körperlebensraum zerstören können. Die Verwendung von ökologischen Modellen kann uns helfen, die komplexe Biologie der Metastasen zu verstehen. "

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