Modelling bistable tumour population dynamics to design effective treatment strategies
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Despite recent advances in targeted drugs and immunotherapy, cancer remains “the emperor of all maladies” due to inevitable emergence of resistance. Drug resistance is thought to be driven by mutations and/or dynamic plasticity that deregulate pathway activities and regulatory programs of a highly heterogeneous tumour. In this study, we propose a modelling framework to simulate population dynamics of heterogeneous tumour cells with reversible drug resistance. Drug sensitivity of a tumour cell is determined by its internal states, which are demarcated by coordinated activities of multiple interconnected oncogenic pathways. Transitions between cellular states depend on the effects of targeted drugs and regulatory relations between the pathways. Under this framework, we build a simple model to capture drug resistance characteristics of BRAF-mutant melanoma, where two cell states are described by two mutually inhibitory – main and alternative – pathways. We assume that cells with an activated main pathway are proliferative yet sensitive to the BRAF inhibitor, and cells with an activated alternative pathway are quiescent but resistant to the drug. We describe a dynamical process of tumour growth under various drug regimens using the explicit solution of mean-field equations. Based on these solutions, we compare efficacy of three treatment strategies: static treatments with continuous and constant dosages, periodic treatments with regular intermittent phases and drug holidays, and treatments derived from optimal control theory (OCT). Based on these analysis, periodic treatments outperform static treatments with a considerable margin, while treatments based on OCT outperform the best periodic treatment. Our results provide insights regarding optimal cancer treatment modalities for heterogeneous tumours, and may guide the development of optimal therapeutic strategies to circumvent drug resistance and due to tumour plasticity.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».