×

端粒失稳剂对癌症细胞周期动力学的影响——综合建模和实验。 (英语) Zbl 1336.92039号

摘要:五环吖啶盐RHPS4具有抗肿瘤特性在体外以及体内并且可能是特定于细胞周期的。我们收集了实验数据,并使用常微分方程建立了一个房室模型,以研究该化合物如何在细胞周期的每个阶段影响细胞。除了一个未使用药物的对照病例外,我们还用三种不同浓度的药物治疗了结直肠癌细胞,并将我们的模型模拟结果与实验观察结果进行了拟合。我们发现,RHPS4在处理过的细胞中引起浓度依赖性的显著细胞死亡,最好通过允许与细胞死亡对应的速率参数为时间的S形函数来建模。我们已经表明,该模型是“可识别的”,这意味着,至少在原则上,参数值可以从可观测量中确定。我们发现,在低浓度下,RHPS4主要影响处于(mathrm G_2/mathrm M)期的细胞,并且药物具有延迟效应,随着延迟时间的增加,剂量越大,延迟时间越短。由于药物扩散到细胞核,观察到的化合物的延迟效应出乎意料,这是我们对该化合物研究的一个新发现。

MSC公司:

92 C50 医疗应用(通用)
92立方37 细胞生物学
PDF格式BibTeX公司 XML格式引用
全文: 内政部

参考文献:

[1] Aguda,B.D.,《Kick-starting the cell cycle:from growth factor stimulation to initiation of DNA replication》,《混沌》,第11期,第269-276页(2001年)
[2] Akaike,H.,统计模型识别新视角,IEEE Trans。自动。控制AC,19716-723(1974)·Zbl 0314.62039号
[3] 阿希拉利耶夫,M。;Jaeger,J。;Blom,J.G.,应用于果蝇缝隙基因回路的参数估计和确定性分析,BMC系统。生物学,2(2008)
[4] 贝斯,B。;Ubezio,P.,未受干扰和暴露于一系列癌症治疗的人类肿瘤细胞群的广义年龄和阶段结构模型,Bull。数学。生物学,69,1673-1690(2007)·Zbl 1298.92047号
[5] 贝斯,B。;巴古雷,公元前。;马歇尔,E.S。;维克,G.C。;Wall,D.J.N.,模拟从未扰动人类肿瘤细胞系获得的流式细胞术数据:参数拟合和比较,Bull。数学。《生物学》,671153(2005)·Zbl 1334.92218号
[6] Bedrick,E.J。;Tsai,C.L.,小样本多元回归模型选择,生物统计学,50226-231(1994)·Zbl 0825.62564号
[7] Brattain,M.G。;罚款,W.D。;Khaled,F.M。;汤普森,J。;Brattain,D.E.,人类结肠癌恶性细胞的异质性,癌症研究,411751-1756(1981)
[8] Cedersund,G。;Roll,J.,《系统生物学:基于模型的评估和对给定生物数据潜在解释的比较》,FEBS J.,276903-922(2009)
[9] Cheng,M.K。;莫迪,C。;库克森,J.C。;哈钦森,I。;希尔德,R.A。;McCarroll,A.J。;米萨利迪斯,S。;Tanious,F。;Wilson,W.D。;Mergny,J.L。;劳顿,C.A。;Stevens,M.F.G.,抗肿瘤多环吖啶。20.《在一系列8,13-二甲基喹啉4,3,2-kl吖啶盐:端粒靶向剂中寻找DNA四链体结合选择性》,《医学化学杂志》。,51, 963-975 (2008)
[10] 科贝利,C。;Distefano,J.J.,《参数和结构可识别性概念和歧义——批判性评论和分析》,美国生理学杂志。,239,R7-R24(1980年)
[11] 库克森,J.C。;戴福平。;V·史密斯。;希尔德,R.A。;劳顿,C.A。;史蒂文斯,M.F.G。;Burger,A.M.,G-四链体稳定端粒酶抑制剂3,11-二氟-6,8,13-三甲基-8H-奎诺4,3,2-kl甲硫代硫酸吖啶(RHPS4)的体外药效学:人类肿瘤细胞中的活性与端粒长度相关,可通过细胞毒药物增强或拮抗,摩尔药理学。,68, 1551-1558 (2005)
[12] 库克森,J.C。;希尔德,R.A。;Stevens,M.F.G.,抗肿瘤多环吖啶。17.旨在破坏端粒完整性的五环吖啶盐的合成和药物特征,医学化学杂志。,48, 7198-7207 (2005)
[13] 德雷珀,N.R。;Smith,H.,《应用回归分析》,《概率统计中的威利级数》。文本和参考资料部分(1998年),威利:威利纽约,奇切斯特·Zbl 0895.62073号
[14] 保险丝,H。;杜比茨基,W。;唐斯,C.S。;Kurth,M.J.,细胞周期调控的数学模型,生物信息通报。,6, 163-177 (2005)
[15] Gavathiotis,E。;希尔德,R.A。;史蒂文斯,M.F.G。;Searle,M.S.,含有人类端粒重复序列的平行标记DNA四链体d(TTAGGGT)(4)的药物识别和稳定性,分子生物学杂志。,334,25-36(2003年)
[16] Gowan,S.M。;希尔德,R。;史蒂文斯,M.F.G。;Kelland,L.R.,能够与G-四链体相互作用的小分子五环吖啶对端粒酶的有效抑制,分子药理学。,60, 981-988 (2001)
[17] Jacquez,J.A.,《生物学和医学中的分区分析》(1996),生物医学软件:生物医学软件,密歇根州安阿伯·Zbl 0703.92001号
[18] 约翰逊,洛杉矶。;Byrne,H.M。;Willis,A.E。;Laughton,C.A.,组织培养数据分析的综合生物学方法:应用于抗肿瘤药物RHPS4,Integr。生物学,3843-849(2011)
[19] Kajstura,M。;哈利卡,H.D。;Pryjma,J。;Darzynkiewicz,Z.,DNA含量直方图上离散的“亚G(1)”峰揭示了细胞核DNA在凋亡过程中的不连续断裂,Cytomet。A部分,71A,125-131(2007)
[20] Kim,N.W。;Piatyszek,医学硕士。;Prowse,K.R。;哈雷,C.B。;韦斯特,医学博士。;Ho,P.L.C。;Coviello,G.M。;W.E.Wright。;Weinrich,S.L。;Shay,J.W.,《人类端粒酶活性与永生细胞和癌症的特殊相关性》,《科学》,2662011-2015(1994)
[21] Kleinstein,S.H。;博蒂诺,D。;莱特,G.S。;乔治亚娃(Georgieva,A.)。;Sarangapani,R.,《生物途径中动力学速率常数全局优化的非均匀采样》(《2006年冬季模拟会议论文集》,第1-5卷(2006)),1611-1616
[22] Koch,A.L.,生物学中的对数。1.精确生成对数正态分布的机制,J.Theoret。《生物学》,第12卷,第276-290页(1966年)
[23] Kraemer,H.C.,相关系数的估计和假设检验问题,《心理测量学》,40,473-485(1975)·兹伯利0317.62038
[24] Leonetti,C。;Amodei,S。;D’Angelo,C。;A.里佐。;贝纳西,B。;Antonelli,A。;埃利·R。;史蒂文斯,M.F.G。;D'Incalci,M。;祖皮,G。;Biroccio,A.,G-四链配体RHPS4(3,11-二氟-6,8,13-三甲基-\(8H)-奎诺-4,3,2-kl吖啶甲硫代硫酸酯)的生物活性与端粒覆盖改变有关,分子药理学。,66, 1138-1146 (2004)
[25] 利维,M.Z。;共和国奥尔索普。;Futcher,A.B。;格雷德,C.W。;Harley,C.B.,端粒末端复制问题和细胞老化,《分子生物学杂志》。,225, 951-960 (1992)
[26] 林伯特,E。;斯塔尔,W.A。;Abbt,M.,《科学的对数正态分布:关键和线索》,《生物科学》,51,341-352(2001)
[27] Lipps,H.J。;Rhodes,D.,G-四联体结构:体内证据和功能,《趋势细胞生物学》。,19, 414-422 (2009)
[28] Montallen,F。;塞纳,G。;卡佩拉,P。;Ubezio,P.,《药物治疗后癌细胞动力学的模拟:顺铂对卵巢癌的应用》,Phys。版本E,57,5877-5887(1998)
[29] Nunez,R.,通过流式细胞术进行DNA测量和细胞周期分析,Curr。发行分子生物学。,3, 67-70 (2001)
[30] 帕内塔,J.C。;Adam,J.,周期特异性化疗的数学模型,数学。计算。型号。,22, 67-82 (1995) ·Zbl 0829.92011号
[31] 里卡迪,C。;Nicoletti,I.,通过碘化丙啶染色和流式细胞术分析细胞凋亡,Nat.Protoc。,1, 1458-1461 (2006)
[32] A.里佐。;Salvati,E。;波鲁,M。;D’Angelo,C。;史蒂文斯,M.F。;D'Incalci,M。;Leonetti,C。;吉尔森,E。;祖皮,G。;Biroccio,A.,四链DNA的稳定扰乱端粒复制,导致ATR-依赖的ATM信号通路激活,Nucl。《酸类研究》,37,5353-5364(2009)
[33] 罗德里格斯-布伦斯,I.A。;Peskin,C.S.,端粒长度调节和细胞衰老的定量理论,Proc。国家。阿卡德。科学。美国,107,5387-5392(2010)
[34] Runarsson,T.P。;Yao,X.,约束进化优化的随机排序,IEEE Trans。进化。计算。,4, 284-294 (2000)
[35] Salvati,E。;Leonetti,C。;A.里佐。;斯卡塞拉,M。;莫托利斯,M。;加拉蒂,R。;斯佩尔杜蒂,I。;史蒂文斯,M.F.G。;D'Incalci,M。;布拉斯科,M。;Chiorino,G。;鲍文斯,S。;霍拉德,B。;吉尔森,E。;斯托帕西亚罗,A。;祖皮,G。;Biroccio,A.,G-四链体配体RHPS4诱导的端粒损伤具有抗肿瘤作用,J.Clin。投资。,117, 3236-3247 (2007)
[36] 塞伯,G.A.F。;Wild,C.J.,《非线性回归》。概率和数理统计中的威利级数(1989),威利:威利纽约,奇切斯特·Zbl 0721.62062号
[37] Sherer,E。;Tocce,E。;Hannemann,R.E。;伦德尔,A.E。;Ramkrishnal,D.,年龄结构模型的识别:细胞周期相变,生物技术。生物工程。,99, 960-974 (2008)
[38] Stephens,M.A.,《拟合优度的EDF统计和一些比较》,《美国统计协会期刊》,69,730-737(1974)
[39] Stephens,M.A.,《未知参数下有效统计的渐近结果》,《Ann.Stat.》,4357-369(1976)·Zbl 0325.62014号
[40] Tyson,J.J.,《细胞-视觉循环-cdc2和细胞周期蛋白相互作用建模》,Proc。国家。阿卡德。科学。美国,88,7328-7332(1991)
[41] 泰森·J·J。;Novak,B.,《真核细胞周期的调节:分子对抗、滞后和不可逆转变》,J.Theoret。生物学,210,249-263(2001)
[42] Venkatasubramanian,R。;亨森,硕士。;Forbes,N.S.,整合细胞周期进展、药物渗透和能量代谢以确定改进的癌症治疗策略,J.Theoret。生物学,25398-117(2008)·Zbl 1398.92133号
[43] 维尔姆斯,I。;Haanen,C。;Reutelingsperger,C.,凋亡细胞死亡的流式细胞术,免疫学杂志。方法,243167-190(2000)
[44] 沃尔特·E。;Pronzato,L.,关于非线性参数模型的可识别性和可区分性,数学。计算。模拟。,42, 125-134 (1996) ·Zbl 0862.62056号
[45] O.沃尔肯豪尔。;费尔,D。;De Meyts,P。;Bluthgen,N。;赫泽尔,H。;Le Novere,N。;Hofer,T。;舒尔,K。;van Leeuwen,I.,《Sysbiomed报告:医学应用的先进系统生物学》,IET系统。生物学,3131-136(2009)
[46] Yang,L。;Han,Z.G。;麦克莱伦,W.R。;Weiss,J.N。;Qu,Z.L.,《细胞周期时空模型中细胞分裂与细胞生长的联系》,J.Theoret。《生物学》,241120-133(2006)·Zbl 1447.92129号
此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。它的项目与zbMATH标识符启发式匹配,并且可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。