Abstract 3725: Numerical simulation of tumor treating fields effects on cell structures: Mechanism and signaling pathway candidates
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Tumor Treating Fields (TTFields) have become a fourth modality for cancer treatment. Mild electric fields (~1-4 V/cm) produce few side effects and significantly extend overall survival of glioblastoma patients, and TTFields are in clinical trials for a variety of tumor cell types. Our goal is to uncover TTFields’ mechanism and cell signaling pathways by numerically modeling their effects on sub-cellular structures, such as microtubules (MTs) and their interactions with motor proteins. METHODS: We have built finite element models in COMSOL Multiphysics (tm) of the MT and its micro-environment to test hypotheses on TTFields’ mechanism of action by predicting effects on sub-cellular structures. RESULTS: One model prediction is that current density induced in the MT counter-ion layer by TTFields essentially shunts electric current within them. The strongest current flows through the counter-ion layer surrounding the MT’s C-termini and energy density in this layer likely exceeds the level to disrupt motor protein ‘walk’ along the MT. The energy density is predicted at 10-20 Joules when both the field and the MTs are aligned with the cell axis. A second mechanism examined by our model is disruption of the ‘foot’ of kinesin, released from its C-terminus contact by ATP (10-19 Joules). The final phase of the walk is driven by thermal buffeting of the forward foot randomly positioning it near enough to the C-terminus for electrostatic forces to bind it. A stall force ~10-19 - 10-16 N from TTFields would prevent diffusion and disrupt the kinesin walk. A recent clinical study segregating patient cohorts treated vs. not treated with dexamethasone found overall survival indefinitely for the non-dexamethosone cohort, leading us to hypothesize that TTFields activate the intrinsic Bcl2-mediated apoptotic signaling pathway. Future modeling will seek to tie disruption of motor protein transport along MTs to activating intrinsic apoptosis, e.g. via failure to silence the G2 cell cycle checkpoint. CONCLUSION: Our modeling predicts that TTFields in cytosol induce electric currents along MTs that are strong enough to disrupt key cellular functions such as the kinesin walk and C-termini transitions, both of which are crucial for motor protein transport. Hence, TTFields disrupt the most delicate mechanisms involved in the carefully-orchestrated succession of steps in mitosis. Citation Format: Kristen W. Carlson, Nirmal Paudel, Jack A. Tuszynski, Zeev Bomzon. Numerical simulation of tumor treating fields effects on cell structures: Mechanism and signaling pathway candidates [abstract]. In: Proceedings of the American Association for Cancer Research Annual Meeting 2019; 2019 Mar 29-Apr 3; Atlanta, GA. Philadelphia (PA): AACR; Cancer Res 2019;79(13 Suppl):Abstract nr 3725.
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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) | 0,000 | 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 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,010 | 0,001 |
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 ».