Modelos Estocásticos Basados en Grafos del Crecimiento Tumoral y las Interacciones Celulares
Autores: Rodrigues, José Alberto
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Matemáticas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 8
Citaciones: Sin citaciones
El microambiente tumoral es un sistema altamente dinámico y complejo donde las interacciones celulares evolucionan con el tiempo, influyendo en el crecimiento tumoral, la respuesta inmune y la resistencia al tratamiento. En este estudio, desarrollamos un marco teórico de grafos para modelar el microambiente tumoral, donde los nodos representan diferentes tipos de células y los bordes denotan sus interacciones. La evolución temporal del microambiente tumoral está gobernada por procesos biológicos fundamentales, incluyendo la proliferación, la apoptosis, la migración y la angiogénesis, que modelamos utilizando ecuaciones diferenciales con efectos estocásticos. Específicamente, describimos la dinámica de la población de células tumorales utilizando un modelo de crecimiento logístico que incorpora tanto la apoptosis como fluctuaciones aleatorias. Además, construimos una red dinámica para representar las interacciones celulares, lo que permite un análisis de los cambios estructurales a lo largo del tiempo. A través de simulaciones numéricas, investigamos cómo parámetros clave como las tasas de proliferación, los umbrales de apoptosis y las fluctuaciones estocásticas influyen en la progresión tumoral y la topología de la red. Nuestros hallazgos demuestran que la teoría de grafos proporciona una poderosa herramienta matemática para analizar la evolución espaciotemporal de los tumores, ofreciendo información sobre posibles estrategias terapéuticas. Este enfoque tiene implicaciones para optimizar los tratamientos contra el cáncer al dirigirse a estructuras críticas de la red dentro del microambiente tumoral.
Descripción
El microambiente tumoral es un sistema altamente dinámico y complejo donde las interacciones celulares evolucionan con el tiempo, influyendo en el crecimiento tumoral, la respuesta inmune y la resistencia al tratamiento. En este estudio, desarrollamos un marco teórico de grafos para modelar el microambiente tumoral, donde los nodos representan diferentes tipos de células y los bordes denotan sus interacciones. La evolución temporal del microambiente tumoral está gobernada por procesos biológicos fundamentales, incluyendo la proliferación, la apoptosis, la migración y la angiogénesis, que modelamos utilizando ecuaciones diferenciales con efectos estocásticos. Específicamente, describimos la dinámica de la población de células tumorales utilizando un modelo de crecimiento logístico que incorpora tanto la apoptosis como fluctuaciones aleatorias. Además, construimos una red dinámica para representar las interacciones celulares, lo que permite un análisis de los cambios estructurales a lo largo del tiempo. A través de simulaciones numéricas, investigamos cómo parámetros clave como las tasas de proliferación, los umbrales de apoptosis y las fluctuaciones estocásticas influyen en la progresión tumoral y la topología de la red. Nuestros hallazgos demuestran que la teoría de grafos proporciona una poderosa herramienta matemática para analizar la evolución espaciotemporal de los tumores, ofreciendo información sobre posibles estrategias terapéuticas. Este enfoque tiene implicaciones para optimizar los tratamientos contra el cáncer al dirigirse a estructuras críticas de la red dentro del microambiente tumoral.