肿瘤-巨噬细胞相互作用的数学模型：阐明肿瘤驱动的巨噬细胞表型重编程
种群与进化
2026-03-04 v1
摘要
肿瘤细胞与巨噬细胞的相互作用在癌症进展中发挥核心调控作用。本研究构建了一个数学模型，包含肿瘤细胞、M1 型巨噬细胞、M2 型巨噬细胞以及表征双表型特征的 M3 型巨噬细胞。首先，我们分析了模型的基本数学性质，推导了系统达到肿瘤自由稳定状态或肿瘤与免疫细胞共存状态的条件。其次，全球灵敏度分析揭示了控制巨噬细胞极化和细胞间通信的关键参数在肿瘤发展过程中呈动态变化。分岔分析进一步识别出 M1 型巨噬细胞的极化率 和静止巨噬细胞的基线水平 作为系统动力学行为的关键决定因。值得注意的是，利用近似贝叶斯计算进行参数推断和动态模拟，模型成功复现了 8 个肿瘤样本的演化轨迹。结果表明，肿瘤负担越低，M1 型巨噬细胞浸润越高，且 M3 型巨噬细胞激活的峰值时间越延后。此外，生存分析显示，增强的 M1 型巨噬细胞浸润和 M3 型巨噬细胞激活的延迟峰值时间与更长的生存时间相关。总之，本研究不仅为理解肿瘤巨噬细胞相互作用的动态机制提供了理论框架，也提出了两种潜在的临床预后标记物：M1 型巨噬细胞浸润水平和 M3 型巨噬细胞激活的峰值时间。
关键词
引用
@article{arxiv.2603.02757,
title = {Mathematical model of tumor-macrophage interactions: Elucidating the tumor-driven macrophage phenotype reprogramming},
author = {Haifeng Zhang and Yipu Qu and Wuyue Yang and Chenghang Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.02757},
year = {2026}
}