细胞凋亡数学模型的分析：程序性细胞死亡中的个体差异与功能障碍

细胞凋亡是一个重要的研究领域，因为它在维持成熟多细胞生物细胞数量恒定方面发挥作用，从而确保生物体不会出现可能随着额外标志的出现而转化为癌症的细胞积累。首先，我们对现有的线粒体依赖性细胞凋亡数学模型进行了敏感性分析，以找出哪些参数在导致单稳态细胞存活（即细胞凋亡功能障碍）中起作用。然后，我们通过改变这些敏感参数同时保持双稳态（即健康功能），生成了三个健康细胞模型。对于每个健康细胞，我们改变了促凋亡生成率（发现其属于最敏感的参数之列），以产生细胞凋亡功能障碍的细胞。我们通过对线粒体依赖性细胞凋亡模型的常微分方程进行数值积分，模拟了在假设的功能障碍细胞中 caspase-3 的激活，该细胞接受了四种潜在治疗，即： 蛋白酶体抑制剂治疗， Bcl-2 抑制剂治疗， IAP 抑制剂治疗， 类 Bid 合成肽治疗。当前模型的模拟表明，蛋白酶体抑制剂治疗是最有效的治疗方法，尽管它可能具有严重的副作用。对于这种治疗，我们观察到，在具有不同促凋亡蛋白缺乏的个体中，激活 caspase-3 所需的蛋白酶体抑制剂用量可能不同。我们还观察到，仅在有 Bax 缺乏的假设功能障碍细胞中，caspase-3 才能通过 Bcl-2 抑制剂治疗被激活，而在其他细胞中则不能。这些结果支持了这样一种观点，即个体的分子异质性可能是决定个体对治疗产生阳性或阴性反应的重要因素。