Warburg效应的非线性多目标通量平衡分析

由于其在癌症治疗中的意义，Warburg效应已得到广泛的计算机建模研究。基于约束优化的通量平衡分析（FBA）已成功应用于Warburg效应建模。然而，细胞类型具有单一不变细胞目标的假设严重限制了以往FBA模型的适用性。同时，我们注意到具有不同目标的细胞类型表现出不同程度的Warburg效应。为扩展以往模型的适用性并建模不同细胞类型中各异的细胞通路偏好，我们通过线性标量化将三个关键目标项（ATP产率、乳酸生成速率和ATP得率）纳入一个目标函数，构建了非线性多目标FBA（NLMOFBA）模型。通过构建细胞目标图并迭代改变目标权重，我们展示了由独特细胞目标驱动的不同细胞类型所表现出的各异细胞通路偏好，并获得了关于细胞目标与Warburg效应间因果关系的见解。此外，利用我们的NLMOFBA模型得到了其他与生物学一致的结果。例如，在加入与线粒体功能低效或底物受限相关的约束后，NLMOFBA预测了生物学文献支持的细胞通路。总之，NLMOFBA有助于对不同细胞类型中的Warburg效应建立完整理解。