E21 Tumorwachstum

Thema

Die Anzahl der Tumorzellen verändert sich im Laufe der Zeit aufgrund zweier miteinander verbundener Faktoren: der Nettoproliferationsrate jeder einzelnen Zelle, die vom Zellzyklusverhalten abhängt, und den Einschränkungen, die dem Tumor durch seine Mikroumgebung auferlegt werden, wie z. B. Nährstoffverfügbarkeit, räumlicher Raum und der mechanische Druck benachbarter Zellen.

Die Anzahl der Tumorzellen in diesem Modell verbindet zwei unterschiedliche Skalen: die zelluläre Ebene, die die Frage beantwortet, wann sich eine einzelne Zelle teilt, und die klinische Ebene, die Fragen beantwortet, wann die Anzahl der Tumorzellen nachweisbar wird oder wann Symptome beim Patienten auftreten. Die physikalische Grundlage für die Veränderung der Tumorzellzahl im Laufe der Zeit ist die Populationsdynamik, die mit dem Tumorwachstum verschiedene Phasen durchläuft. Anfangs, wenn der Tumor nur wenige Zellen aufweist und die Mikroumgebung noch keine wesentlichen Einschränkungen mit sich bringt, wächst die Anzahl der Tumorzellen rein exponentiell: Jede Zelle teilt sich ungehindert mit der gleichen Rate.

Mit fortschreitendem Tumorwachstum begrenzt der Wettbewerb um Ressourcen in der Mikroumgebung zunehmend dessen Ausbreitung, und das Wachstum der Tumorzellen verläuft nicht mehr rein exponentiell, sondern logistisch. Im späteren klinischen Stadium des Tumors lässt sich das Tumorwachstum empirisch am besten durch das Gompertz-Modell beschreiben.

Jedes dieser drei Wachstumsmuster – reines exponentielles Wachstum, logistisches Wachstum und das Gompertz-Modell – entspricht einem anderen Stadium im Lebenszyklus des Tumors und hat jeweils spezifische Auswirkungen auf die Prognose des Patienten und das Ansprechen der Tumorzellen auf die Behandlung.

ID:2291