Εφαρμογή της μεταβολικής μοντελοποίησης στο φαινόμενο warburg του καρκίνου

Abstract

Στην παρούσα διπλωματική εργασία παρουσιάζονται οι βασικές αρχές της μεταβολικής μηχανικής και στη συνέχεια οι τρόποι που αυτές οι μπορούν να μοντελοποιηθούν και να αναλυθουν. Σκοπός είναι η προσομοίωση της ανάπτυξης του ηπατοκύτταρου κάτω απο διαφόρων ειδών βιολογικoύς περιορισμούς και ποικίλες συνθήκες περιβάλλοντος. Αυτό επιτυγχένεται με την ενοποίηση δύο ανθρώπινων κυτταρικών μεταβολικών μοντέλων, του Recon1 και Hepatonet1 σε ένα λειτουργικό μοντέλο. Επιπλέον, εξετάζεται εάν αυτό το νέο μοντέλο έχει την ικανότητα να προσομοιώνει το φαινόμενο warburg του καρκίνου. Η ενοποίηση επιτέυχθηκε με την προσθήκη μίας αντίδρασης αναπτυσσόμενης βιομάζας από το Recon1 στο Hepatonet1 και δέκα αντιδράσεων ανταλλαγής προιόντων και υποστρωμάτων του κυττάρου με το περιβάλλον του. Τα αποτελέσματα που προέκυψαν δείχνουν οτι το υβριδικό μοντέλο μπορεί να προσομοιώνει τόσο την ανάπτυξη παρουσία διαφόρων υποστρωμάτων όσο και την παραγωγή γαλακτικού οξέος παρουσία οξυγόνου που είναι χαρακτηριστικό γνώρισμα του φαινομένου warburg

This thesis adresses basic principles of metabolic engineering and metabolic modeling. The intention is the simulation of growth of the hepaτocyte under various biological constraints. This is achieved by combining two human metabolic models Recon1 and hepatonet1 into one. The combination was achieved by combining one biomass reaction of proliferative cells from recon1 to hepatonet1 and ten exchange reactions so the model can consume and secret metabolites. The results show that the hybrid model can satisfactoraly simulate both growth of the hepatocyte and production of lactic acid in the presence of oxygen which is a principal trait of the warburg phenomenon.