E42 Mobilfunkmodelle

Thema

Anders als das Reaktions-Diffusions-Modell, das die Tumorinvasion als kontinuierlichen und aggregierten Prozess beschreibt, beschreibt dieses Modell die Tumorinvasion auf der Ebene einzelner Zellen oder kleiner Zellgruppen.

Durch die Beschreibung der Tumorinvasion auf dieser Ebene erfasst das Modell drei Aspekte, die das Reaktions-Diffusions-Modell, das den gesamten Tumor als Kontinuum betrachtet, nicht beschreiben konnte: die räumliche Heterogenität innerhalb des Tumors selbst, die Konkurrenz zwischen verschiedenen Tumorzellklonen und die kollektiven Migrationsprozesse, die entstehen, wenn sich viele Zellen gemeinsam bewegen. Das Werkzeug, das die Beschreibung der Tumorinvasion auf dieser Ebene ermöglicht, sind agentenbasierte Modelle: Jede Zelle wird als individueller Agent mit eigenen Verhaltensregeln dargestellt, die festlegen, ob sich die Zelle teilt, abstirbt oder an einen anderen Ort wandert. Diese agentenbasierten Modelle simulieren, wie die Interaktion zwischen Tausenden dieser individuellen Agenten, von denen jeder seinen eigenen Verhaltensregeln folgt, letztendlich makroskopische Muster im gesamten Tumor erzeugt – Muster, die nicht durch die Regeln eines einzelnen Agenten diktiert werden, sondern aus der Interaktion aller Agenten entstehen. Dieses agentenbasierte Modell ist besonders relevant für drei spezifische Phänomene: die kollektive Invasion, bei der einige Zellen als Anführer fungieren und andere folgen; die Konkurrenz zwischen Klonen innerhalb der Invasionsfront; und die Heterogenität des Therapieansprechens innerhalb desselben Tumors. Indem die Tumorinvasion Zelle für Zelle und nicht als kontinuierlicher Durchschnittswert beschrieben wird, spiegelt diese Beschreibungsebene die tatsächlich in realen Tumoren beobachtete Biologie am genauesten wider.

ID:2296