مدلسازی ویروس درمانی در رشد تومور توسط تئوری بازی ها

امروزه ویروس درمانی به عنوان یک روش نوین در درمان تومور تلقی می شود. در واقع ویروس درمانی حاصل بخشی از تحقیقات دانشمندان در زمینه ژن درمانی است. ایده اصلی در ژن درمانی، تغییر و دستکاریdna سلول های سرطانی است تا بتوان تکثیر آنها را به نحو دلخواه کنترل کرد. فرآیند ویروس درمانی شامل تکرار سیکل تکثیر ویروسی در سلول های تومور و از هم گسیختگی سلول ها است. این فرآیند موجب تولید پروتئین cytotoxic و در نهایت از بین رفتن سلول ها می شود. یکی از اهدافی که طی این مراحل دنبال می شود عدم تکثیر ویروس در سلول های سالم نسوج می باشد. ویروس درمانی حاصل یک فرآیند پیچیده است که با مدلسازی مناسب این روش می توان نحوه رفتار تومور در واکنش با فرآیند درمان را بررسی کرد. در این پایان نامه، ابتدا مدل های ویروس درمانی wu و wein بررسی می شوند و سپس با استفاده از تئوری بازی ها این دو مدل بسط داده و به صورت مدل های تکاملی wu و تکاملی wein در نظر گرفته می شوند. در مدل wu، تعامل بین دو گونه سلول های آلوده و غیر آلوده در نظر گرفته شده است و از تاثیر سیستم ایمنی بر ویروس ها صرف نظر شده و تنها برای تکثیر ویروس در تومور یک رابطه خطی باسلول آلوده، نوشته شده است. اما در مدل wein سیستم ایمنی به عنوان اثری نامطلوب بر فر آیند ویروس درمانی در نظر گرفته شده است. در مدل های wu وwein پارامترهای مدل در طول زمان ثابت هستند یعنی گونه ها با یک استراتژی رفتار ثابت با یکدیگر بازی می کنند در حالیکه در محیط فیزیولوژیک واقعی، گونه ها قادر به تکامل هستند یعنی می توانند در هر شرایط، استراتژی رفتار خود را در راستای بدست آوردن حداکثر منافع تغییر دهند. این موضوع در مدل های تکاملی پیشنهادی در نظر گرفته می شود. همچنین در این شرایط انواع پایداری های تکاملی و اکولوژیکی مدل نیز مورد بررسی قرار می گیرد. پایداری اکولوژیکی، پایداری حول نقاط ثابت جمعیت گونه ها است در حالیکه پایداری تکاملی، پایداری حول نقاط ثابت استراتژی در گونه های که مجاز به تکامل هستند، می باشد. در واقع پایداری تکاملی حالت محدودتری از پایداری اکولوژیکی است و اگر یک سیستم پایدار تکاملی باشد حتما پایدار اکولوژیکی است. در بررسی مدل های تکاملی و شبیه سازی آنها مشاهده می شود که در مدل تکاملی wu، بر اساس باقی ماندن یا از بین رفتن هر یک از گونه ها چهار حالت نهایی برای سیستم امکان خواهد داشت. هیچ یک از حالت ها به تعادل تکاملی نخواهند رسید و تنها در دو حالت که سلول های غیرآلوده از بین نمی روند، سیستم بسته به شرایط می تواند به تعادل اکولوژیکی برسد. همچنین مشاهده می شود که در مدل تکاملی wu، اثر سیستم ایمنی بدن بر تعامل رفتار دو گونه بصورت مستقیم و با تعداد معادلات کمتر بیان می شود؛ درحالیکه در مدل wu برای مشاهده این اثر نیاز به تعریف دینامیک مراتب بالاتر است که منجر به ارائه مدل wein شده است. به علاوه مدل تکاملی wu قابلیت امکان رشد مجدد تومور پس از کاهش حجم آن را داراست در صورتیکه این نوع رفتار تومور در مدل wu امکان پذیر نمی باشد. در مدل تکاملی wein تنها دو حالت به پایداری اکولوژیکی دست می یابند که در هر دو حالت سلول های غیرالوده باقی می مانند و سلول های آلوده و سیستم ایمنی به حالت نهایی مشابه دست می یابند(تومور از بین نمی رود). در مدل تکاملی wein، سلول آلوده و غیر آلوده نمی توانند به استراتژی پایدار تکاملی دست یابند بنابراین سیستم نمی تواند در مقابل تاثیر سیستم ایمنی مقاومت کند و همانطور که انتظار می رود، سیستم ایمنی باعث کاهش یا از بین رفتن سلول های آلوده می گردد وشرایط از بین رفتن تومور را محدودتر می سازد.