تجزیه و تحلیل نقش پارامترها در رفتار آشوبگونة یک سیستم سرطانی و تفسیر بیولوژیکی آن

Abstract

سرطان یکی از مهم‎ترین عوامل مرگ‌‌و‌میر در جامعة بشری است؛ از این‌‌رو، دانشمندان همواره به دنبال یافتن روش‌های نوین برای مقابله با این بیماری هستند. درک بیشتر از دینامیک‌ تومورهای سرطانی در بدن، کمک قابل‌توجهی به این تحقیقات می‎کند؛ بنابراین ساخت مدل‌های دقیق و ساده برای رشد تومور، اهمیت زیادی دارد. مدل‌های گوناگونی برای دینامیک رشد سلول‌های سرطانی در بدن ارائه شده است. در برخی از مدل‌ها، به اندرکنش انواع سلول‌ها در سیستم سرطانی اشاره شده است. سلول‌های موجود در سیستم سرطانی، شامل سلول‌های تومور، سالم و سیستم ایمنی می‎هستند. مدل‌های ارائه‌شدة قبلی که برمبنای این سه جمعیت سلولی بنا شده‌اند، به‌طور معمول قادر به شبیه‌سازی رفتارهای آشوبگونه نیستند؛ در‌حالی‌که بیولوژی سرطان، وجود آشوب در این سیستم را تأیید کرده است. در این مقاله، مدلی سه متغیر‌حالته ارائه شده و نشان داده می‎شود که به‌ازای مقادیری از پارامترها، سیستم قادر به شبیه‌سازی رفتارهای آشوبگونه می‎است. پارامترهای مدل، بر‌اساس روابط بیولوژیکی تعریف شده‌اند و هر‌یک از آن‌ها، نقش خاصی در دینامیک سیستم ایفا می‌کنند. برای تجزیه و تحلیل نقش پارامترها، بازة مشخصی به هر پارامتر اختصاص داده و با رسم نمودار، دوشاخگی تغییر رفتار سیستم مشاهده شده است. نتایج نشان می‌دهد، برخی از پارامترها نقش کمتری در رفتار سیستم دارند و با تنظیم بعضی دیگر، می‎توان سیستم را به درمان کامل (یعنی تنها سلول‌های سالم) هدایت کرد. با تنظیم پارامترهای دیگر نیز می‌توان سیستم را به‌سوی تومور بدخیم سوق ‌داد. پارامترهای مربوط به معادلة سیستم ایمنی، کم‌ترین تأثیر را در دینامیک سیستم دارند. می‌توان با توجه به این یافته گفت، که اعمال روش درمانی، به‌طوری‌که پارامترهای سیستم ایمنی را تغییر دهد، نقش کمی در درمان خواهد داشت؛ در‌حالی‌که اعمال روش درمانی، به‌نحوی که پارامترهای مربوط به سلول‌های سالم را تغییر دهد، بیشترین تأثیر را دارد.