مدل ریاضی از سیستم ایمنی-سرطان با پارامترهای فازی

Abstract

بر طبق آمارهای جهانی تا سال 2040 میلادی هر ساله 27.5 میلیون نفر مبتلا به سرطان خواهند شد، لذا لزوم دستیابی به شناخت و فهم عمیق تر از مکانیسم عملکرد سرطان و پاسخ سیستم ایمنی به آن احساس می‌شود. امروزه مدل‌های محاسباتی به طور گسترده‌ای جهت دستیابی به دینامیک‌‌ های سیستم ایمنی-سرطان مورد استفاده قرار می‌گیرند. مدل این مطالعه بر مبنای معادلات دیفرانسیل معمولی است و به طور مکانیکی تعاملات بین سلول های تومور، CTL، NK و MDSC را مدل می‌کند. سلول های CTL و NK مهمترین سلول های سیستم ایمنی تطبیقی و ذاتی هستند که در تقابل با سلول های تومور هستند در حالی که سلول های MDSC به عنوان سلول های نابالغ سیستم ایمنی، در محیط التهابی به سرکوب پاسخ ایمنی می‌پردازند. به دلیل خطا در اندازه گیری دیتای آزمایشگاهی in vivo و in vitro، ابهام، اطلاعات غیردقیق، دیتای ناکامل و تغییرات سیستم ایمنی-سرطان فرد به فرد و ویژگی های دینامیک سیستم ایمنی-سرطان، در پارامترهای کینتیک مدل های محاسباتی عدم قطعیت وجود دارد که با استفاده از تئوری فازی می‌توان آن را مدلسازی نمود. لذا در مدل سیستم ایمنی-سرطان این مطالعه، به برخی از پارامترهای کینتیک مدل، به جای اختصاص یک عدد قطعی ، یک عدد فازی با تابع تعلق مثلثی اختصاص می‌دهیم و اثر عدم قطعیت موجود در پارامترهای کینتیک مدل معادلات دیفرانسیل معمولی را بر عدم قطعیت دینامیک اجزای سیستم جستجو میکنیم. در این مطالعه برای اولین بار از عدد فازی برای مدلسازی عدم قطعیت موجود در پارامترهای مدل ODE استفاده شده است. نتایج شبیه سازی نشان میدهد که افزایش/کاهش باند عدم قطعیت پارامترهای کینتیک مدل سبب افزایش/کاهش در باند عدم قطعیت دینامیک سلول ها می‌شود. همچنین نتایج شبیه سازی با فرض پارامترهای قطعی و فازی برای مدل نشان می‌دهد که تکرار درمان 5-FU سبب می‌شود تومور به طور چشمگیری سرکوب و نابود شود.