模式形成作为癌症免疫疗法中的韧性机制

肿瘤学中数学和计算建模在不仅理解各种治疗对肿瘤生长影响，还在优化给药方案并辅助开发治疗策略方面发挥了越来越重要的作用。然而，尽管如此，所有建模都以近似方式描述生物和物理系统。本文我们表明，组织尺度的空间结构对肿瘤对免疫治疗的韧性具有深远影响。我们采用包含IL-2化合物和效应细胞作为治疗参数的经典模型。通过线性稳定性分析、数值延续和直接仿真，我们表明扩散的癌细胞群体可发生模式形成（图灵）不稳定，导致持续存在的空间结构状态，这些状态在相应的均匀空间系统预测癌细胞将统一消失的治疗时期仍然持续存在。这些空间模式在广泛的参数范围内以及在时变治疗方案下都能持续存在。通过在域边界处纳入治疗可进一步增加域内区域对治疗的抗性，这进一步凸显了在设计由数学模型所指导的治疗方案时进行空间建模的重要性。这种机制反常地表明，效应细胞的运动性增加会增加肿瘤对治疗的韧性。我们通过讨论实用和理论考虑，阐述理解其他癌症治疗模型中此类空间韧性的可能性，特别是那些包含更真实空间输运的模型。