Insights into Tumour Growth and Metastasis: a Computational Modelling Approach

Hervás Raluy, Silvia
García Aznar, José Manuel (dir.) ; Gómez Benito, Mª José (dir.)

Universidad de Zaragoza, 2023

Abstract: El cáncer es una enfermedad devastadora que afecta a millones de personas en todo el mundo, por lo que la investigación es vital para comprender mejor su naturaleza y encontrar nuevas formas de prevenirlo y tratarlo. La investigación básica es fundamental para comprender los mecanismos subyacentes de los procesos biológicos, lo que permite desarrollar nuevas terapias y avanzar en la lucha contra esta enfermedad. Los modelos computacionales son una herramienta valiosa en la investigación del cáncer, ya que permiten combinar y analizar grandes cantidades de datos experimentales de una manera más rápida y precisa que los métodos tradicionales. Estos modelos también permiten simular procesos biológicos que no son fácilmente replicables in vitro, lo que puede ayudar a comprender los mecanismos fundamentales del cáncer y su progresión. Al incorporar información clínica específica de un paciente, estos modelos pueden hacer predicciones personalizadas de respuesta al tratamiento y evolución del tumor. Finalmente, la combinación de modelos computacionales y datos experimentales tiene el potencial de impulsar el descubrimiento de nuevos tratamientos y mejorar la atención médica para pacientes con cáncer. La temática de esta tesis se enfoca en el desarrollo de modelos computacionales para diversas etapas de progresión del tumor y su proceso de metástasis. En primer lugar, se aborda el estudio del crecimiento de las fases iniciales del tumor, las cuales son difíciles de detectar en la clínica pero se pueden modelar experimentalmente. Durante esta fase, el tumor no está vascularizado y el oxígeno llega a través de difusión. Mediante la simulación computacional de esferoides cultivados in vitro, se caracteriza el crecimiento del tumor y profundiza en la interacción de éste con su entorno. Posteriormente, la tesis se centra en la progresión del tumor y su respuesta al tratamiento, mediante el desarrollo de un modelo específico para cada paciente a partir de datos de imagen e histológicos. Se propone un modelo fenomenológico que se valida mediante dos casos de tratamiento con quimioterapia. En cuanto a la fase de metástasis, se examina a la célula individual. Cuando las células abandonan el tumor e invaden el microentorno tumoral, deben migrar a través de espacios confinados.Este proceso también se da en los procesos de intra y extravasación. Se presenta un modelo computacional que simula la migración confinada de una célula individual, haciendo énfasis en el papel del citoesqueleto y sus diferentes filamentos. Cuando la célula migra en tres dimensiones, se agarra a la matriz y ejerce fuerzas sobre ella. La microscopía por fuerza de tracción es un estudio in vitro que requiere de un procesado computacional para extraer la información relativa a las fuerzas. En la última parte de la tesis se presenta dicho modelo.


Abstract (other lang.): 

Pal. clave: ingenieria sanitaria

Titulación: Programa de Doctorado en Ingeniería Biomédica

Plan(es): Plan 510

Knowledge area: Ingeniería y Arquitectura

Nota: Presentado: 30 10 2023

Nota: Tesis-Univ. Zaragoza, , 2023