مدل سازی سلول بنیادی خون و طراحی یک پروتکل درمانی بهینه برای سرطان خون (لیمفومای غیرهادکین)

مدل سازی ریاضی سیستم ایمنی بدن یکی ازروشهائی است که محققین را قادر می سازد تا تصویر بهتری از رفتار سیستم ایمنی بدست آورند و بتوانند از نتایج آن برای سلامتی و درمان بیماریها بهره برداری کنند. علیرغم تلاشهای فراوانی که در سالهای اخیر در زمینه مدل سازی انواع سرطان و رفتار سیستم ایمنی بدن برای مقابله با این بیماری به عمل آمده، هنوز هیچ روش جامعی که بتواند اجزاء اصلی تشکیل دهنده این سیستم را مدل کند ارائه نشده است. یکی از اهداف این پژوهش، طراحی یک مدل دینامیکی مناسب برای سیستم خون ساز بدن است که ویژگی های مهم رفتاری سلول های مختلف ایمنی و تقابل آنها برای مهار سلول های سرطانی را بیان کند. مطلوب آن است که مدل پیشنهادی برای بررسی رفتار سلول های ایمنی بتواند تاثیرسه عامل اصلی یعنی رفتار سلول بنیادی، تقابل همه سلول های ایمنی برای مبارزه با سلول های سرطانی و تاثیر گردش لیفوسیت ها در بدن را ارائه نماید. مدل پیشنهادی در این پایان نامه با توجه به تمامی نکات مذکور طراحی و به صورت مجموعه ای از معادلات دیفرانسیلی غیر خطی متغییر با زمان با مرتبه 84 ارائه شده است. این مدل مجموعه عملکرد سلول های سالم، سرطانی و نحوه تاثیر شیمی داروها و ایمنی داروها را در بدن نشان می دهد. برای صحه گذاری مدل پیشنهادی از اطلاعات مربوط به سرطان خون لیفومای غیر هادکین بدلیل شیوع بیشترنسبت به سرطان های دیگر خون استفاده شده است. همچنین از اطلاعات کلینیکی مربوط به تاثیر ایمنی داروها در افراد داوطلب سالم نیز جهت صحه گذاری و برازش مدل پیشنهادی استفاده شده است. یکی دیگر از اهداف این پژوهش، ارائه یک پروتکل ایمنی درمانی بهینه با تزریق داروی محرک رشد گرانولوسیت در دوره احیا با استفاده از روش های کنترلی پیشرفته برای این سیستم غیرخطی و چند متغیره بیولوژیکی است. با توجه به اهمیت گرانولوسیت ها در مهار عفونت و بدلیل کاهش بیش از حد آنها در فرآیند شیمی درمانی، در پروتکل های درمانی جدید با تزریق محرک رشد گرانولوسیت دوره احیا از 21 روز به 14 روز کاهش یافته است. در این پایان نامه، از الگوریتم ژنتیک برای کنترل بهینه دوز دارو استفاده شده است که در نتیجه دوره احیا از 14 روز به 12 روز کاهش یافته است. در این پژوهش نشان داده می شود که با کاهش دوره احیا احتمال برگشت بیماری و رشد مجدد سلول های سرطانی نیز کاهش می یابد.