El modelado matemático conduce a una mejor comprensión del cáncer de próstata

Un equipo dirigido por el Dr. Yuri Tolkach de la Facultad de Medicina de la Universidad de Colonia y del Hospital Universitario de Colonia ha investigado los tumores de próstata y ha desarrollado un modelo tridimensional, realista y avanzado del cáncer de próstata con la ayuda de modelos matemáticos.

El modelo representa el crecimiento tumoral, la evolución genética y la competencia entre subclones (diferentes poblaciones de células dentro de un tumor). Muestra, entre otras cosas, que el desarrollo de un tumor agresivo requiere cambios genéticos «fuertes» que confieren inmediatamente a las células tumorales ventajas especiales de supervivencia. Estos deben ocurrir temprano en el curso del desarrollo del tumor, cuando el tumor aún es pequeño.

El estudio también muestra que la distribución de subclones dentro de un tumor tiene un impacto en enfoques de diagnóstico como las biopsias. El artículo, «La arquitectura tumoral y la aparición de fuertes alteraciones genéticas son obstáculos para la evolución clonal en el cáncer de próstata primario», ha sido publicado publicado en Sistemas celulares.

El cáncer de próstata es el cáncer más común en los hombres. Sin embargo, los mecanismos del desarrollo tumoral, particularmente el desarrollo de tumores agresivos, aún no están claros en el cáncer de próstata y otros tumores malignos por dos razones.

En primer lugar, los tumores a menudo sólo se descubren cuando ya han alcanzado un tamaño considerable. Por tanto, no se tiene en cuenta el tiempo transcurrido entre el desarrollo del tumor y el diagnóstico, que puede ser de 10 a 30 años.

En segundo lugar, los métodos de última generación, como la secuenciación de próxima generación (NGS), que permiten caracterizar exhaustivamente el tumor a nivel de subclon, son costosos y extremadamente complejos de evaluar. Por estas razones, hasta ahora sólo se han examinado de esta manera unos pocos tumores en todo el mundo.

«Nuestro estudio muestra que podemos utilizar modelos matemáticos para abordar preguntas importantes, hasta ahora sin respuesta, sobre el desarrollo de tumores malignos y así obtener conocimientos clínicamente relevantes. Nuestro modelo es universalmente aplicable y también puede usarse para otros tipos de tumores malignos», explicó el médico jefe. y codirector del estudio, el Dr. Yuri Tolkach del Instituto de Patología General y Anatomía Patológica del Hospital Universitario de Colonia.

«Con nuestro nuevo modelo podemos reproducir la compleja estructura espacial de un tumor de próstata, que crece como un sistema de raíces en el tejido», explicó el posdoctorado y codirector del estudio, el Dr. Florian Kreten, que anteriormente trabajó en el Instituto. de Matemáticas Aplicadas de la Universidad de Bonn.

«Los modelos matemáticos convencionales de crecimiento y evolución de tumores no se pudieron aplicar a estas estructuras. Desde un punto de vista matemático, el mecanismo de crecimiento subyacente es extremadamente fascinante y ha planteado una serie de nuevas preguntas. Nuestro trabajo muestra cómo la biología puede inspirar la investigación matemática, » añadió.

En el futuro, los científicos esperan poder seguir desarrollando los modelos e incluir la interacción entre el tumor y el sistema inmunológico.