Lahoz-Beltra R, Rodriguez RJ

Modeling a cancerous tumor development in a virtual patient suffering from a depressed state of mind: Simulation of somatic evolution with a customized genetic algorithm

Biosystems. 2020 Sep 28:104261

DOI: 10.1016/j.biosystems.2020.104261

RESUMEN

El cáncer es una enfermedad de origen evolutivo en la que un grupo de células del cuerpo inicia cambios evolutivos bajo ciertas circunstancias que pueden llevar a la formación de un tumor. En la actualidad se cree que un entorno celular hostil puede hacer que las células de un órgano o tejido inicien toda una serie de cambios fisiológicos que conducirán a la transformación de las células sanas en cancerosas. Durante el proceso de transformación, las células evolucionan bajo un paradigma conocido como evolución somática. En este trabajo se han simulado las primeras etapas de la formación de un tumor canceroso asumiendo que la causa de la formación es la inestabilidad genética de las células, siendo la causa de esta inestabilidad la presencia de una inflamación crónica, fenómeno responsable de la aparición de un ambiente celular hostil. El modelo simula un paciente virtual en el que un estado mental alterado, ya sea depresivo, estresado o similar, provocará una alteración de los niveles hormonales que, a la larga, dará lugar a una condición de inflamación crónica. Una novedad del trabajo es el diseño de un algoritmo genético orientado a la simulación de la evolución somática, representando las células mediante un vector que codifica los nodos de una red estocástica. Estos nodos representan los estados de los genes, las características del cáncer y la estabilidad genética de una célula, simulando la formación de un tumor en las cavernas del colon. Otra novedad del modelo es el diseño de un paciente virtual en el que se hibrida un chatbot para la simulación del estado de ánimo con ecuaciones diferenciales que simulan tanto las hormonas del llamado eje hipotalámico-pituitaria-suprarrenal como las citoquinas implicadas en el mecanismo de la inflamación celular. El trabajo es un primer paso en el diseño de modelos que bajo una visión holística permiten la simulación y por lo tanto una mayor comprensión de las diferentes facetas de una enfermedad tan compleja como el cáncer.