پديد آورنده :
سليمي سرتختي، جواد
عنوان :
مدل سازي و شبيه سازي پيشرفت سرطان بر اساس تئوري بازي ها و سيستم هاي چند عامله
محل تحصيل :
اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده برق و كامپيوتر
صفحه شمار :
چهارده، [144]ص.: مصور، جدول، عكس( رنگي)، نمودار
يادداشت :
ص. ع. به فارسي و انگليسي
استاد راهنما :
محمد حسين منشئي
استاد مشاور :
مهدي صادقي، ماركو آرچتي
توصيفگر ها :
تئوري بازي هاي تكاملي , بازي كالاي عمومي ساختارمند , بازي كالاهاي ناخالص عمومي چندگانه , سرطان ميلوم متعدد , فرآيند رگ زايي تومور
استاد داور :
ناصر قديري، حامد نريماني، عباس نوذري داليني
تاريخ ورود اطلاعات :
1395/11/03
رشته تحصيلي :
برق و كامپيوتر
دانشكده :
مهندسي برق و كامپيوتر
كد ايرانداك :
ID974 دكتري
چكيده فارسي :
چكيده سرطان بيماري نامآشنايي است كه روزبهروز به تعداد قربانيان آن افزوده ميشود و طبق پيشبينيها تا دههي آينده ساالنه 25 ميليون قرباني در جهان خواهد گرفت ويژگي اصلي اين بيماري پيچيده رشد سلولي غيرقابل كنترل و تهاجم است كه منجر به تخريب فعاليتهاي نرمال در سطح داخل سلولي بين سلولي و بافت ميشود طبق تفكر رايج شروع سرطان با ايجاد جهش در يكي از ژنهاي مرتبط با رشد و يا كنترل سلولي آغاز ميشود و در ادامه با همكاري و رقابتي كه بين سلولهاي جهشيافته از يك طرف و سلولهاي محيطي استرومال از طرف ديگر ايجاد ميشود سلولهاي سرطاني رشد كرده و خود را در نئوپالسم تثبيت ميكنند درگام آخر سلولهاي سرطاني مهاجم به بافتهاي اطراف و ساير نقاط بدن سرايت ميكنند اگرچه وقوع جهش در سلولهاي سرطاني امري تصادفي است اما فرآيندي كه در دل آن سلولهاي سرطاني تكامل پيدا ميكنند توسط انتخاب طبيعي و با توجه به شايستگي سلولها كنترل ميشود سرطان بيماري تكامل سلولهاي غيرجنسي است كه تمام عناصر تكامل داروين را دارد تاكنون مدلهاي بسياري در زمينهي توصيف بيماري سرطان و ويژگيهاي آن ارائه شدهاست اين مدلها طيف وسيعي از روشهاي رياضياتي زيستي فيزيكي و كامپيوتري را شامل ميشوند اما اغلب آنها به تكاملي بودن اين بيماري توجهي ندارند مطالعهي تكامل ديناميك اين سلولها كه بيانگر رفتار آنهاست يكي از بحثهاي موجود در تئوري بازيهاي تكاملي است مدلهاي گوناگوني تاكنون در زمينه استفاده از تئوري بازيها در سرطان ارائه شدهاست اين مدلها براي بيان ويژگيهاي گوناگوني از سرطان همچون تهاجم سلولهاي سرطاني تغيير متابوليسم سلولي سرطان و فرآيند رگزايي بيان شدهاند مدلهاي ارائهشده هركدام ضعفهايي دارند كه از مهمترين آنها ميتوان به عدم در نظر گرفتن ساختار تومور و تعامالت جمعي اشاره كرد ساختار و تعامالت جمعي در يك بازي ميتوانند نتايج خروجي را دستخوش تغييرات فراواني كنند هدف از اين پژوهش ارائه مدلي مبتني بر تئوري بازيها براي بيان تعامالت بين سلولي در تومورهاي سرطاني است كه در آن عالوه بر در نظر گرفتن تأثيرات ساختار بر تكامل جمعيت هر سلول بر اساس ميزان شايستگي سيگنالهاي شيميايي دريافتي و تخميني از وضعيت ساير اعضاي جمعيت تصميمگيري ميكند در اين راستا سه ويژگي اصلي سلولهاي سرطاني شامل تكثير سيگنالهاي رشد و تكثير سلولي در سرطان ميلوم متعدد تهاجم سلولهاي سرطاني به بافتهاي اطراف و تخريب ماتريس خارج سلولي و فرآيند رگزايي در تومورهاي سرطاني مدل شدهاند ابتدا با استفاده از تئوري بازيهاي تكاملي براي نخستين بار مدلي براي بيان تهاجم سلولهاي سرطاني در يك بافت با توجه به تغييرات MMP و TIMP ارائه شدهاست كه بخوبي ازهمپاشيدگي ماتريس خارج سلولي را در تهاجم سرطان بيان ميكند با استفاده از اين مدل سعي شدهاست راهكارهايي براي جلوگيري از تهاجم با استفاده از روشهاي درماني موجود پيشنهاد شود در گام بعد با ارائهي يك بازي جديد بازي تكاملي كاالهاي ناخالص عمومي چندگانه مشكل تعامالت دودويي در مدل اول برطرف شدهاست بازي ارائهشده يك نسخه عموميتر از بازي كاالي عمومي است كه داراي دو برتري نسبت به آن است 1 هر كاال فاكتور رشد در اين بازي داراي تاثيرات متفاوتي است 5 بازيكنان ميتوانند در توليد بيش از يك فاكتور رشد مشاركت كنند بهعنوان يك كاربرد سرطان ميلوم متعدد با استفاده از بازي ارائهشده مدل شدهاست مدل ارائهشده داراي نتايج بسيار متفاوت با مدلهاي دودويي است كه اين نتايج تفاوتهاي جالبي را در بحث درمان ايجاد ميكند در گام نهايي نيز يك بازي كاالي عمومي ساختارمند براي مدلسازي فرآيند رگزايي در تومورهاي سرطاني ارائه شدهاست كه برخالف ساير مدلها نشان ميدهد كه چگونه تكامل به همراه ساختار ميتواند منجر به گسترش كلون رگزا در تومور شود با توجه به مدلهاي ارائهشده ميتوان گفت اگرچه ساير كارها در اين زمينه گامهاي موثري در مدلسازي بيماري سرطان بودهاند اما براي اولين بار در اين پژوهش ايدهي تكاملي بودن سرطان با توجه به ساختار و تعامالت جمعي در تعامالت تومور بخوبي گسترش يافتهاست اين ايده منجر به نتايج جالب و بعضا غيرمنتظرهاي شده است كه
چكيده انگليسي :
Modeling and Simulation of Cancer Progression Using Game Theory and Multiagent Systems Javad Salimi Sartakhti javad salimi@ec iut ac ir January 12 2017 Department of Electrical and Computer Engineering Agriculture Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 IranMohammad Hossein Manshaei manshaei@cc iut ac irMehdi Sadeghi sadeghi@nigeb ac irMarco Archetti m archetti@uea ac ukDepartment Graduate Program coordinator Mohammad Reza Taban Department Electrical and Computer Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 Iran School of Biological Sciences Institute for Research in Fundamental Sciences Tehran Iran School of Biological Sciences University of East Anglia Norwich United Kingdom AbstractThis study has been organized in three phases In the first phase we propose a pairwise EGT to describe MMP TIMP interaction in both normal tissue and invasive cancer Our model explains how invasive cancer cells getthe upper hand in MMP TIMP imbalance scenarios In this model we investigate the necessary conditions toinhibit cancer invasion or prolong its course In the second phase we have shown that a model in which growthfactors have autocrine and paracrine effects on multiple cells a more realistic assumption for tumor stromainteractions leads to different results with implications for disease progression and treatment In particular the model reveals that reducing the number of malignant plasma cells below a critical threshold can lead totheir extinction and thus to restore a healthy balance between osteoclast and osteoblast a result in line withcurrent therapies against multiple myeloma In the last phase we detail an EGT to better understand how clonescapable of secreting pro angiogenic factors can emerge in a tumor made of non cooperative tumor cells Giventhe importance of the spatial configuration of the tumor in determining the efficacy of the secretion of pro angiogenic factors as well as the benefits of angiogenesis we have developed a spatial game theoretic approachwhere interactions and public good diffusion are described by graphs The results show that structure of thepopulation affects the evolutionary dynamics of the pro angiogenic clone Specifically when the benefit ofangiogenesis is represented by sigmoid function Generally in this study we have extended the evolutionarytheory of cancer cells by considering tumor s structure and collective behavior that leads to different resultsrather than other models KeywordsCancer modeling Evolutionary game theory Public goods game Multiple impure public goods game Structured PGG Multiple myeloma Tumor angiogenesis IntroductionCancer is a well known horrible disease that the number of its patients is forecast to rise andreach close to 25 million over the next two decades Uncontrolled cell division andreplication and tissue invasion are main characteristics of cancer These results in disruptingsignaling cascades within the cells cooperation and interaction between cells and tissuestructure According to common knowledge mutations in oncogenes and tumor suppressorgenes trigger cancer initiation Then the mutant cell cooperates with themselves and withstromal cells to promote cancer disease Finally cancer cells become more aggressive andinvade neighbor tissues and spread to other parts of the body Although genetic mutationsthat beget cancer initiation are random the process by which some cancer cells are favoredis not random and is controlled by the nature selection and cells fitness Cancer is theconsequence of somatic evolution and have all essential elements of Darwinian evolution
استاد راهنما :
محمد حسين منشئي
استاد مشاور :
مهدي صادقي، ماركو آرچتي
استاد داور :
ناصر قديري، حامد نريماني، عباس نوذري داليني
