Stokastiska modeller för evolution: En studie av fixeringsannolikhet i cancermodeller

Abstract

Cancer är en välkänd och förödande sjukdom som drabbar många personer varje år. Denna sjukdom är svårbehandlad då cancerbehandling främjar evolution av resistens hos cancercellerna, vilket leder till allt mer svårbehandlad cancer. Att studera och förstå cancercellers evolutionsförlopp är därför en viktig forskning som berör många. Syftet med detta projekt är att skapa stokastiska modeller som undersöker påverkan av modellparametrarna reproduktionstakt, bärförmåga och populationsstorlek för att kunna studera hur evolutionsförlopp ter sig på olika nivåer av komplexitet. Resultatet tas fram som sannolikheten att den ena genotypen, som representerar en cancercell, fixeras och alltså tar över populationen. För att göra detta har de första modellerna baserats på en Moranprocess. De olika modellerna har studerat olika varianter av selektion vilka är neutral evolution utan selektion, konstant selektion och frekvensberoende selektion, alla med en konstant population. Resultatet från dessa modeller visade att en större reproduktionstakt bidrar till en större fixeringssannolikhet i populationen jämfört med ett neutralt fall. Utöver dessa modeller så skapades även en modell med varierande populationsstorlek och selektion för att beskriva cancertillväxt, där selektionen utöver reproduktionstakt dessutom tagit hänsyn till cellens bärförmåga. Resultatet från cancermodellen visade att både reproduktionstakt och bärförmåga spelar in vid fixering av cancerceller i en population. Reproduktionstakten vägde lite tyngre när bärförmågan delades med omgivningen medan om bärförmågan behölls till den egna cellen så vägde den så tungt att reproduktionstakten inte spelade någon större roll. Alla modeller har flera begränsningar som gör att resultaten inte är helt tillförlitliga att applicera på verkligheten. De kan dock ändå skapa en förståelse för hur tumörförlopp ter sig och ge insikt och inspiration för vidare forskning kring det.