A Cellular Potts Model to descrive tumor infiltration in confined in vivo tissues

L'invasione tumorale è un processo complesso e critico nella progressione del cancro, guidato dalla capacità delle cellule tumorali di superare barriere biologiche come le fibre muscolari. Questa tesi indaga i meccanismi alla base di questo processo, concentrandosi sul ruolo delle metalloproteinasi della matrice (MMP) nella degradazione della matrice extracellulare (ECM) per facilitare la migrazione delle cellule tumorali. Per modellare l'invasione tumorale, è stato impiegato il Cellular Potts Model (CPM), un framework matematico adatto per simulare il comportamento collettivo delle cellule e le interazioni tra cellule tumorali, ECM e fibre muscolari. Sono state eseguite simulazioni numeriche utilizzando CompuCell3D, inizialmente modellando la migrazione delle cellule tumorali attraverso le fibre muscolari in assenza di ECM, seguita dall'introduzione di ECM per analizzarne l'influenza sulla dinamica dell'invasione. Sono stati esaminati i parametri chiave del modello, tra cui elasticità cellulare, motilità e secrezione di MMP, per valutarne l'impatto sulla progressione del tumore. I risultati forniscono informazioni quantitative e qualitative sui meccanismi di invasione tumorale e mettono in evidenza le condizioni che possono rallentare o prevenire la diffusione del tumore. Questi risultati contribuiscono a una comprensione più approfondita delle dinamiche dell'invasione tumorale e offrono potenziali indicazioni per future strategie terapeutiche.