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阿兰·霍奇金森;劳伦特·勒卡姆;杜米特鲁·特鲁库;奥维迪乌·拉杜列斯库

空间遗传和表型模型阐明异质性黑色素瘤治疗的耐药性和再敏感性。 （英语） Zbl 1411.92137号

J.西奥。生物。 466, 84-105 (2019).
摘要：尽管新型靶向治疗显著提高了晚期黑色素瘤患者的总体生存率，但了解和对抗耐药性仍是一个主要的临床挑战。使用偏微分方程，我们描述了在不同药物种类存在的情况下，细胞种群通过时间、空间和表型维度的进化。然后，我们使用这个框架来探索通过突变（不可逆）或可塑性（可逆）获得抗性的模型。数值结果表明，间断进化假设比渐进进化更符合从小鼠黑色素瘤模型获得的结果。此外，在肿瘤细胞群不断进化的背景下，对治疗进行排序，例如在BRAF抑制剂之前应用免疫治疗，可以提高治疗效果。然而，在异质条件下，在空间均匀的肿瘤环境中取得成功的药物策略并不成功，这表明空间环境异质性可能是肿瘤治疗的最大挑战。此外，塑料代谢模型还能够再现特征性耐药肿瘤体积曲线，并预测使用MEK和BRAF抑制剂治疗的患者衍生异种移植（PDX）黑色素瘤中观察到的二次治疗波的再敏感性。然而，由于在第一轮治疗后仍存在预先适应的亚群而导致的继发性复发会导致更快速的耐药性发展。我们的模型提供了一个框架，通过该框架可以了解肿瘤的耐药性，并表明仔细分阶段治疗可能能够克服黑素瘤长期耐药性的发展。

引用于4文件

MSC公司：

92 C50 医疗应用（一般）
92立方37 细胞生物学
92年第35季度 与生物、化学和其他自然科学相关的PDE

关键词：

系统生物学;癌症进化;黑色素瘤;异质性;空间结构模型
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\textit{A.Hodgkinson}等人，J.Theor。生物学466，84-105（2019；Zbl 1411.92137）
全文： 内政部 内政部

参考文献：

[1] Ackerman，A。；Klein，O。；McDermott，D.F。；Wang，W。；易卜拉欣，N。；Lawrence，D.P.，在BRAF抑制剂之前或之后接受免疫治疗的转移性黑色素瘤患者的结果，《癌症》，120，11，1695-1701（2014）
[2] Ackerman，A。；麦克德莫特，D.F。；劳伦斯，D.P。；Gunturi，A。；Flaherty，K.T。；Giobbie-Hurder，A.，在vemurafenib之前或之后接受免疫治疗的恶性黑色素瘤患者的结果，临床杂志。Oncol.公司。，30 (2012)
[3] Alcalá，A.M。；Flaherty，K.T.，BRAF抑制剂治疗转移性黑色素瘤：临床试验和耐药性机制，临床。癌症研究，18，1，33-39（2012）
[4] 阿米蒂奇，P。；Doll，R.，《癌症的年龄分布和多阶段致癌理论》，英国癌症杂志，8，1，1（1954）
[5] 贝克曼，R.A。；Schemmann，G.S。；Yeang，C.H.，遗传动力学和单细胞异质性对非标准个性化癌症药物策略开发的影响，Proc。美国国家科学院。科学。，109, 36, 14586-14591 (2012)
[6] Bollag，G。；Hirth，P。；蔡，J。；张杰。；易卜拉欣，P.N。；Cho，H.，RAF抑制剂对BRAF突变黑色素瘤的临床疗效需要广泛靶向阻断，《自然》，467596-599（2010）
[7] Bollag，G。；蔡，J。；张杰。；张，C。；易卜拉欣，P。；Nolop，K.，Vemurafenib：第一种批准用于治疗BRAF-突变癌症的药物，《Nat.Rev.drug Discovery》，第11、11、873-886页（2012年）
[8] Bosc，C。；Selak，医学硕士。；Sarry，J.E.，《耐药性是徒劳的：靶向线粒体能量学和代谢以克服癌症治疗中的耐药性》，Cell Metab。，26, 705-707 (2017)
[9] 博齐克，I。；Nowak，M.A.，与转移癌耐药相关的突变的时间和异质性，Proc。国家。阿卡德。科学。美国，111，45（2014）
[10] Burrell，R.A。；McGranahan，N。；巴特克，J。；Swanton，C.，《癌症进化中遗传异质性的原因和后果》，《自然》，501，338-345（2013）
[11] 凯恩斯，J.，《突变选择与癌症自然史》，《自然》，2555505197（1975）
[12] 牧师，M.A.J。；Lolas，G.，《癌症侵袭组织的数学模型：动态异质性》，Netw。异质介质，1，3，399-439（2006）·Zbl 1108.92023号
[13] 查普曼，P.B。；豪斯柴尔德，A。；罗伯特·C。；Haanen，J.B。；阿斯西耶托，P。；Larkin，J.，用vemurafenib提高BRAF v600e突变黑色素瘤患者的生存率，《新英格兰医学杂志》，364，26，2507-2516（2011）
[14] 十字，W.C.H。；Graham，T.A。；Wright，N.A.，《克隆进化的新范式：癌症中的间断平衡》，《病理学杂志》，240，2，126-136（2016）
[15] 达尔文，C.，《论自然选择的物种起源》（1859），约翰·默里：约翰·默里伦敦
[16] 达斯·塔库尔，M。；Salangsang，F。；Landman，A.S。；Sellers，W.R。；Pryer，N.K。；Levesque，M.P.，《模拟黑色素瘤中的vemurafenib耐药性揭示了预防耐药性的策略》，《自然》，494，7436，251-255（2013）
[17] 达斯·塔库尔，M。；Stuart，D.D.，《黑素瘤耐药性的演变揭示了治疗机会》，《癌症研究》，73，20，6106-6111（2013）
[18] 戴维斯，H。；Bignell，G.R。；考克斯，C。；史蒂芬斯，P。；Edkins，S。；Clegg，S.，人类癌症中BRAF基因的突变，《自然》，417，6892，949-954（2002）
[19] A.戴维斯。；高，R。；Navin，N.，肿瘤演化：线性、分支、中性或间断？，生物化学与生物物理学报（BBA）-癌症评论，2151-161（2017）
[20] 道金斯，R。；Krebs，J.R.，《物种间和物种内的军备竞赛》，Proc。R.Soc.B，2051161（1979）
[21] 德尔加多·戈尼，T。；Miniotis，M.F。；Wantuch，S。；帕克斯，H.G。；R.马莱。；Workman，P.，《癌症生物学和信号转导——BRAF抑制剂vemurafenib在BRAF突变的人类黑色素瘤细胞中激活线粒体代谢并抑制超极化丙酮酸乳酸盐交换》，Mol.Cancer Ther。，15, 12, 2987-2999 (2016)
[22] 北卡罗来纳州德霍曼。；Reis-Filho，J.S。；达罗查·迪亚斯，S。；R.海沃德。；Savage，K。；Delmas，V.，《致癌braf诱导小鼠黑色素细胞衰老和黑色素瘤》，《癌症细胞》，15，4294-303（2009）
[23] Domschke，P。；特鲁库·D·。；Gerisch，A。；Chaplain，M.A.J.，《结合分子结合过程的细胞迁移结构化模型》，J.Math。生物学，75，6-7，1517-1561（2017）·Zbl 1373.35317号
[24] Eldredge，N。；古尔德，S.J.，《古生物学模型》，第5章。标点平衡：植物进化论的另一种选择，82-115（1972），Freeman，Cooper and Company
[25] Gatenby，R.A。；Gawlinski，E.T.，癌症侵袭的反应扩散模型，《癌症研究》，56，24，5745-5753（1996）
[26] Ghang，W。；Nowak，M.A.，《呆在一起的随机进化》，J.Theor。生物学，360129-136（2014）·Zbl 1343.92409号
[27] Goel，V.K。；拉扎尔，A.J.F。；Warneke，C.L。；Redston，M.S。；Haluska，F.G.，原发性皮肤黑色素瘤中BRAF、NRAS和PTEN突变的检测，皮肤病学杂志。，126, 1, 154-160 (2006)
[28] 格拉齐亚尼，G。；阿图索，S。；De Luca，A。；Muzi，A。；Rotili，D。；Scimeca，M.，一种新的水溶性MAPK激活剂在对BRAF抑制剂vemurafenib，Biochem耐药的黑色素瘤细胞中发挥抗肿瘤活性。药理学。，95, 1, 16-27 (2014)
[29] Günzl，P。；Schabbauer，G.，PTEN和PI3k先天免疫特性遗传分析的最新进展，免疫生物学，213，9-10，759-765（2008）
[30] 哈克·R。；肖格，J。；安德烈·佩雷斯，P。；横山，S。；Edelman，H。；Rowe，G.C.，《致癌braf通过pgc1a和mitf调节氧化代谢》，《癌症细胞》，23，302-315（2013）
[31] 哈德曼，K.N。；彭，C。；鲍代尔，B.B。；梅耶，C.T。；Luong，T。；Tyson，D.R.，对糖酵解的依赖使BRAF突变的黑色素瘤对靶向BRAF抑制的反应增加，Sci。代表，2016年10月7日，42604（2017）
[32] 哈塔，R.I。；Izukuri，K。；加藤，Y。；Sasaki，S。；Mukaida，N。；Maehata，Y.，抑制CXCL14/BRAK转基因小鼠的致癌率并降低肿瘤体积和肺转移，Sci。众议员，59083（2015）
[33] Hess Michelini，R。；Doedens，A.L。；Goldrath，A.W。；Hedrick，S.M.，CD8记忆性t细胞的分化依赖于foxo1，J.Exp.Med.，210，6，1189-1200（2013）
[34] 霍奇金森，A。；牧师，M.A.J。；Domschke，P。；Trucu，D.，时空侵袭性癌模型的计算方法和分析，Bull。数学。生物（2018）·Zbl 1390.92066号
[35] 霍奇金森，A。；Radulescu，O。；Uzé，G。；Trucu，D.，具有空间和结构异质性的传感和往复式蜂窝系统中的信号传播，Bull。数学。生物，（接受）（2018）·Zbl 1396.92020号
[36] 霍迪斯，E。；I.R.Watson。；Kryukov，G.V。；阿罗德，S.T。；伊米林斯基，M。；Theurillat，J.P.，《黑色素瘤驱动突变的景观》，《细胞》，150，251-263（2012）
[37] Humplik，J。；Hill，A.L。；Nowak，M.A.，有限人群中传染病的进化动力学，J.Theor。生物学，360，149-162（2014）·兹比尔1343.92483
[38] Jang，S。；Atkins，M.B.，哪种药物，以及何时用于BRAF-突变型黑色素瘤患者？，柳叶刀肿瘤学。，14、2、e60-e69（2013）
[39] 北卡罗来纳州卡莫。；Ke，B。；布苏蒂尔，R.W。；Kupiec Weglinski，J.W.，PTEN介导的akt/b-连环蛋白/foxo1信号调节小鼠肝脏缺血/再灌注损伤中的先天免疫反应，《肝病学》，57，1289-298（2013）
[40] Karreth，F.A。；Tay，Y。；佩纳，D。；美国阿拉。；Tan，S.M。；Rust，A.G.，在致癌BRAF诱导的黑色素瘤小鼠模型中体内鉴定抑癌PTEN ceRNAs，Cell，147，2，382-395（2011）
[41] Kim，M。；欧阳，W。；Liao，W。；张，M。；Li，M.，转录因子foxo1控制中央记忆CD8+t细胞对感染的反应，免疫学，39，2，286-297（2013）
[42] Kleinman，A.，《多重同时选择压力的随机突变和自然选择数学与抗菌药物耐药性的演变》，《统计医学》，35，29，5391-5400（2016）
[43] Knudson，A.G.，《突变与癌症：视网膜母细胞瘤的统计研究》，Proc。国家。阿卡德。科学。，68, 4, 820-823 (1971)
[44] 利伯曼，B.S。；Eldredge，N.，什么是间断平衡？什么是宏观进化？对pennell等人《趋势》的回应。经济。进化。，29, 4, 185-186 (2014)
[45] Lorz，A。；Lorenzi，T。；Clairambault，J。；Escargueil，A。；Perthame，B.，实体肿瘤中空间结构和联合治疗对表型异质性和耐药性的影响建模，Bull。数学。《生物学》，77，1，1-22（2015）·Zbl 1334.92204号
[46] Lorz，A。；Lorenzi，T。；Hochberg，M.E。；Clairambault，J。；Pertham，B.，《种群适应性进化、化疗耐药性和多重抗癌治疗》，ESAIM，47，377-399（2012）·Zbl 1274.92025号
[47] Makinoshima，H。；Takita，M。；Saruwatari，K。；Umemura，S。；Obata，Y。；Ishii，G.，通过磷脂酰肌醇3-激酶（PI3k）/雷帕霉素（mTOR）轴哺乳动物靶点的信号传导负责表皮生长因子受体（EGFR）突变的肺腺癌中葡萄糖转运体介导的有氧糖酵解，J.Biol。化学。，290, 28, 17495-17504 (2015)
[48] 马茨，C.A。；Ottina，K.A。；辛格尔顿，K.R。；贾斯珀，J.S。；Wardell，S.E。；Peraza-Penton，A.，系统识别可能产生抗癌药物耐药性的信号通路，科学。信号。，57, 6, 742-768 (2015)
[49] （Mayr，E.，《作为一个过程的进化》（1954），Allen和Unwin：Allen和Unwin伦敦），157-180
[50] McGranahan，N。；Swanton，C.，肿瘤内异质性对癌症演变的生物学和治疗影响，《癌症细胞》，12，15-26（2015）
[51] 梅尔彻，L。；Brioli，A。；沃德尔，C。；Murison，A。；波特，N。；Kaiser，M.，单细胞遗传分析揭示了骨髓瘤中起始克隆的组成以及分支和平行进化的系统发育模式，白血病，28，8，1705（2014）
[52] Meyerson，M。；Pellman，D.，《癌症基因组通过粉碎单个染色体进化》，《细胞》，144，1，9-10（2011）
[53] Nazarian，R。；Shi，H。；王，Q。；孔，X。；科亚，R.C。；Lee，H.，黑素瘤通过rtk或n-ras上调获得对b-raf（v600e）抑制的抵抗，《自然》，468，973-977（2010）
[54] 诺塔，F。；Chan-Seng-Yue，M。；Lemire，M。；李毅。；Wilson，G.W。；Connor，A.A.，基于基因组重排模式的胰腺癌进化新模型，《自然》，538，7625，378-382（2016）
[55] Nowell，P.C.，《肿瘤细胞群的克隆进化》，《科学》，194，4260，23-28（1976）
[56] 欧阳，W。；O.贝克特。；Flavell，R.A。；Li，M.O.，叉头盒转录因子foxo1在控制t细胞稳态和耐受性中的重要作用，《免疫学》，30，3，358-371（2009）
[57] 帕拉伊索，K.H。；费多连科，I.V。；坎蒂尼，L.P。；蒙科，A.C。；霍尔，M。；Sondak，V.K.，《磷酸化-ERK活性的恢复使黑色素瘤细胞脱离BRAF抑制剂治疗》，英国癌症杂志，102，12，1724-1730（2010）
[58] Paraiso，K.H.T。；Xiang，Y。；Rebecca，V.W。；阿贝尔，E.V。；Chen，Y.A。；Munko，A.C.，PTEN Loss通过抑制BIM表达赋予BRAF抑制剂对黑色素瘤细胞的耐药性，《癌症研究》，71，7，2750-2760（2011）
[59] 帕门特·T·J。；Kleinschmidt，M。；Kinross，K.M。；邦德，S.T。；Li，J.等人。；Kaadige，M.R.，braf突变黑色素瘤对braf抑制的反应是由糖酵解的转录调节因子网络介导的，Cancer Discov。，4, 4, 423-433 (2014)
[60] 佩纳，D。；Karreth，F.A。；锈蚀，A.G。；Perez-Mancera，P.A。；拉希德，M。；Iorio，F.，致癌BRAF小鼠黑色素瘤模型中AKT途径介导的BRAF抑制剂耐药性。，程序。国家。阿卡德。科学。美国，112，6，E536-45（2015）
[61] Rambow，F。；罗杰斯，A。；俄亥俄州马林·贝哈尔。；艾巴尔，S。；Femel，J。；Dewaele，M.，《关于黑色素瘤的最小残留疾病导向治疗》，Cell，174，4，843-855（2018）
[62] 鲁宾斯坦，J.C。；Sznol，M。；Pavlick，A.C。；Ariyan，S。；Cheng，E。；Bacchiocchi，A.，BRAF突变的黑色素瘤患者中v600k突变的发生率，以及对特定BRAF抑制剂PLX4032的潜在治疗反应，J.Transl。医学，8，67（2010）
[63] 佐藤，F。；Saji，S。；Toi，M.，乳腺癌的基因组肿瘤进化，乳腺癌，23，1，4-11（2016）
[64] Shain，A.H。；Yeh，我。；科瓦利希恩，I。；Sriharan，A。；Talevich，E。；Gagnon，A.，《前驱病变中黑色素瘤的遗传进化》，北英格兰。《医学杂志》，373，20，1926-1936（2015）
[65] Shen，M.，《染色体倍体：癌症基因组中一类新的复杂重排》，《癌症细胞》，23，5，567-569（2013）
[66] Shi，H。；洪，A。；孔，X。；科亚，R.C。；宋，C。；Moriceau，G.，一种新的AKT1突变体增强了对BRAF抑制的适应性黑色素瘤反应，癌症研究所。，4, 1, 69-79 (2014)
[67] Slipicevic，A。；霍尔姆，R。；Nguyen，M.T.P。；Bøhler，P·J。；戴维森，B。；Flörenes，V.A.，恶性黑色素瘤中活化akt和PTEN的表达：与临床结果的关系，美国临床杂志。病理学。，124, 4, 528-536 (2005)
[68] 斯莫利，K.S.M。；利奥尼，M。；Dalla Palma，M。；肖，M。；德赛，B。；Egyhazi，S.，cyclin d1表达增加可介导BRAF v600e突变黑色素瘤中BRAF抑制剂的耐药性，Mol.Cancer Ther。，7, 9, 2876-2883 (2008)
[69] 史蒂芬斯，P.J。；格林曼，C.D。；Fu，B。；杨，F。；Bignell，G.R。；Mudie，L.J.，癌症发展过程中单一灾难事件中获得的大规模基因组重排，Cell，144，27-40（2011）
[70] Través，P.G。；de Atauri，P。；马林，S。；Pimentel-Santillana，M。；罗德里格斯·普拉多斯，J.C。；Marin de Mas，I.，MEK/ERK信号通路在活化巨噬细胞代谢中的相关性：代谢组学方法，免疫学杂志。，188, 3, 1402-1410 (2012)
[71] Van Allen，E.M。；Wagle，N。；Sucker，A。；特雷西，D.J。；Johannessen，C.M。；Goetz，E.M.，转移性黑色素瘤中对raf抑制的临床耐药性的遗传景观，癌症研究所。，4, 94-109 (2014)
[72] 维拉纽埃娃，J。；Infante，J.R。；克雷普勒，C。；雷耶斯·乌里韦，P。；Samanta，M。；Chen，H.Y.，并发MEK2突变和BRAF扩增导致黑色素瘤对BRAF和MEK抑制剂产生耐药性，Cell Rep.，4，6，1090-1099（2013）
[73] Waclaw，B.，《细菌耐药性的演变》，《高级医学生物学》。，915, 49-67 (2016)
[74] Wagle，N。；Van Allen，E.M。；特雷西，D.J。；Frederick，D.T。；库珀，Z.A。；Taylor-Weiner，A.，braf-突变型黑色素瘤患者对raf/mek联合抑制产生获得性耐药的Map激酶途径改变，癌症研究所。，4, 61-68 (2014)
[75] O.Warburg，《论癌细胞的起源》，《科学》，第123、3191、309-314页（1956年）
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