Μοντελοποίηση χημειοθεραπείας σε αναπτυσσόμενους καρκινικούς όγκους

Χαρούπα, Μαρίνα; Charoupa, Marina

dc.contributor.author	Χαρούπα, Μαρίνα	el
dc.contributor.author	Charoupa, Marina	en
dc.date.accessioned	2022-02-22T15:33:41Z
dc.date.available	2022-02-22T15:33:41Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/54793
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.22491
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Υπολογιστική Μηχανική”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc/3.0/gr/	*
dc.subject	Μοντελοποίηση	el
dc.subject	Καρκινικοί όγκοι	el
dc.subject	Χημειοθεραπεία	el
dc.subject	Μερικές διαφορικές εξισώσεις	el
dc.subject	Πεπερασμένα στοιχεία	el
dc.title	Μοντελοποίηση χημειοθεραπείας σε αναπτυσσόμενους καρκινικούς όγκους	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Υπολογιστική Μηχανική	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-07-02
heal.abstract	Ο καρκίνος, τα τελευταία χρόνια, αποτελεί έναν από τους βασικούς παράγοντες θνησιμότητας του ανθρώπινου πληθυσμού. Τόσο η επιθετικότητα της ασθένειας όσο και η πολυπλοκότητα των βιολογικών μηχανισμών που την συνοδεύουν, καθιστούν τη θεραπεία της μια δύσκολη και επίπονη διαδικασία με σοβαρές σωματικές και ψυχολογικές επιπτώσεις στην ασθενή και στο οικείο περιβάλλον της. H χρήση μαθηματικών μοντέλων για την προσομοίωση της δυναμικής απόκρισης βιολογικών διεργασιών εφαρμόζεται ευρέως από την επιστημονική κοινότητα τα τελευταία χρόνια. Τις τελευταίες δεκαετίες ιδιαίτερη βαρύτητα έχει δοθεί στη χρήση υπολογιστικών εργαλείων για τη μελέτη και τη κατανόηση της ανάπτυξης των καρκινικών όγκων. Ο συνεχώς αυξανόμενος αριθμός μαθηματικών μοντέλων στοχεύει στην καλύτερη κατανόηση των επι μέρους μηχανισμών που συμβάλλουν σε αυτό το εξαιρετικά πολύπλοκο φαινόμενο. Η συγκεκριμένη πρακτική αποτελεί ένα γρήγορο και οικονομικό εργαλείο που μπορεί να δώσει άμεσα κάποιες πρώτες ενδείξεις και να συμβάλλει θετικά στην πρόγνωση και την αντιμετώπιση της ασθένειας. Η παρούσα διπλωματική εργασία, αποτελεί συνέχεια προηγούμενης διπλωματικής εργασίας (Λαμπρόπουλος, 2020) όπου επιλύθηκε ένα διδιάστατο αιτιοκρατικό μοντέλο με τη χρήση του υπολογιστικού πακέτου COMSOL Multiphysics. Το συγκεκριμένο μοντέλο εκτός από τη δυναμική απόκριση των καρκινικών κυττάρων, ενσωματώνει την αγγειογένεση, μια παθολογική κατάσταση που εκκινεί κατά την ανάπτυξη του όγκου, καθώς και την αλληλεπίδραση του καρκινικού όγκου με τον υγιή ιστό και το εξωκυτταρικό υλικό. Το συνολικό σύστημα αντιμετωπίζεται ως ένα πολυφασικό ιξώδες ρευστό οι φάσεις του οποίου είναι τα καρκινικά κύτταρα, τα υγιή κύτταρα, τα αγγεία και το εξωκυτταρικό υλικό. Για τη συγκεκριμένη εργασία, προστέθηκε στο ήδη υπάρχον μοντέλο ο ενδοθηλιακός παράγοντας, ένα βιολογικό μακρομόριο, το οποίο εκκρίνεται από τα καρκινικά κύτταρα σε κατάσταση υποξίας και διεγείρει το μηχανισμό της αγγειογένεσης. Επιπλέον μελετήθηκε και ο μηχανισμός της χημειοταξίας των ενδοθηλιακών κυττάρων, μιας κίνησης που οφείλεται στη διαφορά συγκεντρώσεων του ενδοθηλιακού παράγοντα στον ιστό. Στη συνέχεια, εφαρμόσθηκαν δύο διαφορετικοί τύποι χημειοθεραπείας στο τροποποιημένο μοντέλο. Αρχικά μελετήθηκε η επίδραση της αντι-αγγειογενετικής θεραπείας στην ανάπτυξη του καρκινικού όγκου. Η συγκεκριμένη θεραπεία συντελεί στη μείωση των τριχοειδών αγγείων που αναπτύσσονται κατά την αγγειογένεση, ουδετεροποιώντας τον ενδοθηλιακό παράγοντα και κατ'επέκταση μπλοκάροντας το μηχανισμό της αγγειογένεσης. Kατατάσσεται στις κυτταροστατικές θεραπείες όπου έχουν ως στόχο κάποια επι μέρους διεργασία που λαμβάνει χώρα κατά την ανάπτυξη του καρκινικού όγκου και δεν στοχεύουν άμεσα στο θάνατο των καρκινικών κυττάρων. Η δεύτερη θεραπεία που μελετήθηκε ήταν η κυτταροτοξική θεραπεία η οποία αποτελεί τη συμβατική μέθοδο θεραπείας του καρκινικού όγκου, μετά ή πριν τη χειρουργική αφαίρεση του. Η κυτταροτοξική θεραπεία έχει τη δυνατότητα να σκοτώνει άμεσα τα καρκινικά κύτταρα παρεμβαίνοντας σε κάποια φάση του κυτταρικού κύκλου. Ανάλογα την φάση ή τις φάσεις στις οποίες επιδρά το φάρμακο η συγκεκριμένη θεραπεία μπορεί να κατηγοριοποιηθεί περαιτέρω σε στοχευμένη και μη στοχευμένη κυτταροτοξική θεραπεία. Στη συγκεκριμένη εργασία μελετήθηκε η επίδραση ενός φαρμάκου που στοχεύει τα πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα γενικά. Η επίλυση των παραπάνω δύο μοντέλων κατάφερε να αναπαράξει συμπεριφορές, γνωστές και ήδη μελετημένες τόσο πειραματικά όσο και υπολογιστικά. Η πετυχημένη αυτή απεικόνιση των μοτίβων κάθε θεραπείας, υποδεικνύει τη σωστή εφαρμογή των μοντέλων. Επιπλέον οι παραμετρικές αναλύσεις που ακολούθησαν και περιείχαν διαφορετικά δοσολογικά σχήματα, διαφορετικές σταθερές για τους όρους δράσης των φαρμάκων και διαφορετικές τιμές για τον όρο της χημειοταξίας, οδήγησαν σε κάποιες ενδιαφέρουσες παρατηρήσεις. Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι το ότι η αντι-αγγειογενετική θεραπεία τείνει σε μια μέγιστη θετική απόκριση, η οποία δεν μπορεί να ξεπεραστεί όσο και να μεταβληθεί η σταθερά στον όρο δράσης του φαρμάκου. Τέλος εξετάστηκε και ένα συνδυαστικό σχήμα με τις δύο προαναφερθείσες θεραπείες, το οποίο έδειξε βελτιωμένα αποτελέσματα σε σχέση με την κάθε περίπτωση ξεχωριστά. Ωστόσο αξίζει να αναφερθεί πως το τελευταίο σχήμα είναι μόνο ενδεικτικό και θα πρέπει να εξεταστεί περαιτέρω, ενώ ενδεχόμενες τροποποιήσεις στα ήδη υπάρχοντα μοντέλα θα μπορούσαν να συντελέσουν σε μια πιο λεπτομερή απεικόνιση της αλληλεπίδρασης των δύο φαρμάκων.	el
heal.advisorName	Καβουσανάκης, Μιχάλης	el
heal.committeeMemberName	Παπαθανασίου, Αθανάσιος	el
heal.committeeMemberName	Μπουντουβής, Ανδρέας	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	81 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false