Published December 9, 2015
| Version v1
Publication
Open
Simulation of avascular tumor growth by agent-based game model involving phenotype-phenotype interactions
- 1. Lanzhou University
- 2. Shaanxi Normal University
- 3. Beijing Institute of Genomics
- 4. Chinese Academy of Sciences
Description
All tumors, both benign and metastatic, undergo an avascular growth stage with nutrients supplied by the surrounding tissue. This avascular growth process is much easier to carry out in more qualitative and quantitative experiments starting from tumor spheroids in vitro with reliable reproducibility. Essentially, this tumor progression would be described as a sequence of phenotypes. Using agent-based simulation in a two-dimensional spatial lattice, we constructed a composite growth model in which the phenotypic behavior of tumor cells depends on not only the local nutrient concentration and cell count but also the game among cells. Our simulation results demonstrated that in silico tumors are qualitatively similar to those observed in tumor spheroid experiments. We also found that the payoffs in the game between two living cell phenotypes can influence the growth velocity and surface roughness of tumors at the same time. Finally, this current model is flexible and can be easily extended to discuss other situations, such as environmental heterogeneity and mutation.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
تخضع جميع الأورام، الحميدة والنقيلية، لمرحلة نمو اللاوعائية مع العناصر الغذائية التي توفرها الأنسجة المحيطة. من الأسهل بكثير تنفيذ عملية النمو اللاوعائي هذه في تجارب أكثر نوعية وكمية تبدأ من الكريات الورمية في المختبر مع قابلية استنساخ موثوقة. في الأساس، يمكن وصف تطور الورم هذا بأنه سلسلة من الأنماط الظاهرية. باستخدام المحاكاة القائمة على العوامل في شبكة مكانية ثنائية الأبعاد، قمنا ببناء نموذج نمو مركب يعتمد فيه السلوك الظاهري للخلايا السرطانية ليس فقط على تركيز المغذيات المحلية وعدد الخلايا ولكن أيضًا على اللعبة بين الخلايا. أظهرت نتائج المحاكاة لدينا أنه في أورام السيليكو تشبه نوعيًا تلك التي لوحظت في تجارب الورم الكروي. وجدنا أيضًا أن المردود في اللعبة بين نمطين ظاهريين للخلية الحية يمكن أن يؤثر على سرعة النمو وخشونة سطح الأورام في نفس الوقت. أخيرًا، هذا النموذج الحالي مرن ويمكن تمديده بسهولة لمناقشة مواقف أخرى، مثل عدم التجانس البيئي والطفرة.Translated Description (French)
Toutes les tumeurs, à la fois bénignes et métastatiques, subissent un stade de croissance avasculaire avec des nutriments fournis par le tissu environnant. Ce processus de croissance avasculaire est beaucoup plus facile à réaliser dans des expériences plus qualitatives et quantitatives à partir de sphéroïdes tumoraux in vitro avec une reproductibilité fiable. Essentiellement, cette progression tumorale serait décrite comme une séquence de phénotypes. En utilisant une simulation basée sur un agent dans un réseau spatial bidimensionnel, nous avons construit un modèle de croissance composite dans lequel le comportement phénotypique des cellules tumorales dépend non seulement de la concentration locale en nutriments et du nombre de cellules, mais aussi du jeu entre les cellules. Nos résultats de simulation ont démontré que les tumeurs in silico sont qualitativement similaires à celles observées dans les expériences de sphéroïdes tumoraux. Nous avons également constaté que les gains dans le jeu entre deux phénotypes de cellules vivantes peuvent influencer la vitesse de croissance et la rugosité de surface des tumeurs en même temps. Enfin, ce modèle actuel est flexible et peut être facilement étendu pour discuter d'autres situations, telles que l'hétérogénéité et la mutation environnementales.Translated Description (Spanish)
Todos los tumores, tanto benignos como metastásicos, experimentan una etapa de crecimiento avascular con nutrientes suministrados por el tejido circundante. Este proceso de crecimiento avascular es mucho más fácil de llevar a cabo en experimentos más cualitativos y cuantitativos a partir de esferoides tumorales in vitro con reproducibilidad fiable. Esencialmente, esta progresión tumoral se describiría como una secuencia de fenotipos. Utilizando la simulación basada en agentes en una red espacial bidimensional, construimos un modelo de crecimiento compuesto en el que el comportamiento fenotípico de las células tumorales depende no solo de la concentración local de nutrientes y el recuento celular, sino también del juego entre las células. Nuestros resultados de simulación demostraron que los tumores in silico son cualitativamente similares a los observados en los experimentos con esferoides tumorales. También descubrimos que los beneficios en el juego entre dos fenotipos de células vivas pueden influir en la velocidad de crecimiento y la rugosidad de la superficie de los tumores al mismo tiempo. Finalmente, este modelo actual es flexible y se puede ampliar fácilmente para discutir otras situaciones, como la heterogeneidad ambiental y la mutación.Files
srep17992.pdf.pdf
Files
(2.8 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:0a53cdbb0f786d4cf7d3e50cba2951c5
|
2.8 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- محاكاة نمو الورم اللاوعائي بواسطة نموذج لعبة قائم على العامل يتضمن تفاعلات النمط الظاهري- النمط الظاهري
- Translated title (French)
- Simulation de la croissance tumorale avasculaire par un modèle de jeu à base d'agents impliquant des interactions phénotype-phénotype
- Translated title (Spanish)
- Simulación del crecimiento tumoral avascular mediante un modelo de juego basado en agentes que implica interacciones fenotipo-fenotipo
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2292446228
- DOI
- 10.1038/srep17992
References
- https://openalex.org/W1967304777
- https://openalex.org/W1978125990
- https://openalex.org/W1979199562
- https://openalex.org/W1987601236
- https://openalex.org/W1989722927
- https://openalex.org/W1996269383
- https://openalex.org/W1996284242
- https://openalex.org/W200447247
- https://openalex.org/W2009913017
- https://openalex.org/W2015503561
- https://openalex.org/W2026691590
- https://openalex.org/W2028912538
- https://openalex.org/W2033987226
- https://openalex.org/W2034269086
- https://openalex.org/W2036374135
- https://openalex.org/W2038440288
- https://openalex.org/W2038986592
- https://openalex.org/W2039110562
- https://openalex.org/W2042198997
- https://openalex.org/W2047016831
- https://openalex.org/W2055514321
- https://openalex.org/W2057975756
- https://openalex.org/W2059014883
- https://openalex.org/W2061121026
- https://openalex.org/W2071244469
- https://openalex.org/W2072580196
- https://openalex.org/W2072817575
- https://openalex.org/W2072893718
- https://openalex.org/W2073076869
- https://openalex.org/W2075052929
- https://openalex.org/W2078377758
- https://openalex.org/W2085107803
- https://openalex.org/W2094654661
- https://openalex.org/W2100124680
- https://openalex.org/W2101286061
- https://openalex.org/W2105054044
- https://openalex.org/W2106498347
- https://openalex.org/W2117692326
- https://openalex.org/W2122857604
- https://openalex.org/W2123558100
- https://openalex.org/W2128666917
- https://openalex.org/W2129970266
- https://openalex.org/W2130541529
- https://openalex.org/W2131502772
- https://openalex.org/W2131962451
- https://openalex.org/W2140080780
- https://openalex.org/W2141045864
- https://openalex.org/W2142171814
- https://openalex.org/W2146489738
- https://openalex.org/W2147212734
- https://openalex.org/W2150212989
- https://openalex.org/W2151137638
- https://openalex.org/W2152261022
- https://openalex.org/W2206457331
- https://openalex.org/W2319652617
- https://openalex.org/W2330279587
- https://openalex.org/W2533463020
- https://openalex.org/W3102557260
- https://openalex.org/W4250385336