Los cánceres pueden verse como sistemas dinámicos complejos porque tienen muchas partes interactivas que pueden cambiar con el tiempo y el espacio. Quizás el sistema dinámico complejo más conocido es el clima y, de manera similar al pronóstico del tiempo, los investigadores del Departamento de Oncología Matemática Integradaen el Moffitt Cancer Center están utilizando métodos matemáticos para dar cuenta de muchas variables en la búsqueda de nuevas formas de entender y controlar el cáncer. Su estudio reciente, que aparece como el artículo de portada en la edición de mayo de Investigación del cáncer , muestra que los modelos matemáticos pueden usarse para predecir cómo las diferentes poblaciones de células tumorales interactúan entre sí y responden a un entorno cambiante. Descubrieron que, al usar modelos matemáticos para comprender la dinámica compleja dentro de los cánceres, podrían usar pequeños cambios enel ambiente para promover el crecimiento de células que son menos agresivas y, por lo tanto, disminuyen el crecimiento tumoral.
Un solo tumor está compuesto por muchas poblaciones diferentes de células. Mediante una combinación de estudios experimentales y matemáticos, los investigadores de Moffitt identificaron dos poblaciones celulares diferentes que coexisten en muchos tipos de tumores diferentes; una población celular agresiva que puede invadir los alrededoresse espacian y migran para formar metástasis, y una población celular no invasiva que es propensa a permanecer en un lugar y ayudar a producir vasos sanguíneos. Demostraron que en los cánceres típicos que crecen en ratones, las células invasoras son más numerosas y tienen una ventaja de supervivencia sobrecélulas no invasivas en un tumor.
Pero los principios evolutivos dictan que los comportamientos y acciones de cualquier organismo ya sean plantas, animales o células tumorales tienen ventajas y desventajas. Aunque las células invasoras tienen una ventaja debido a su capacidad de invadir los tejidos circundantes, esa naturaleza invasiva tambiéntiene sus inconvenientes: mayor susceptibilidad a los cambios en los recursos limitados y su entorno.Los investigadores utilizaron modelos informáticos para predecir que pequeños cambios en el pH dentro del tumor podrían inclinar la balanza, disminuyendo la ventaja de supervivencia de las células invasoras a favor de los nocélulas invasivas.
El cultivo celular y los modelos de cáncer de próstata en ratones confirmaron las predicciones del modelo matemático. Los investigadores agregaron bicarbonato de sodio al agua potable de los ratones para cambiar el pH del ambiente de sus tumores de próstata. Descubrieron que las células no invasivas dentro de los tumores desarrollaron una supervivenciaventaja sobre las células tumorales invasivas. Como resultado, los ratones tenían tumores más pequeños que estaban confinados a la próstata, y menos tumores metastásicos invasivos. Se observaron resultados similares en un modelo de cáncer de mama en ratones.
Una propiedad bien reconocida de los sistemas dinámicos complejos es el "efecto mariposa", que propone que una mariposa batiendo sus alas en Japón podría causar un tornado en Texas. Esto se usa a menudo para demostrar que tales sistemas, incluido el cáncer, son irremediablemente complicadosy no pueden ser controlados. Por el contrario, los investigadores de Moffitt demuestran que la tendencia de los sistemas complejos a magnificar alguna pequeña perturbación es decir, el ala de mariposa aleteo puede realmente explotarse. De hecho, demuestran que, con suficiente comprensión de la dinámica eco-evolutiva yA partir de los modelos matemáticos, los cánceres pueden convertirse en un patrón de crecimiento menos invasivo con la aplicación de una fuerza biológica pequeña
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Materiales proporcionado por Centro de cáncer de Moffitt . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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