Un modelo matemático para el diseño de quimioterapias con el uso de drogas citotoxicas y citoestaticas

Soraya Aguilar 1 , Minaya Villasana 2
1Universidad José Antonio Páez, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería en Computación, Carabobo, Venezuela
2Universidad Simón Bolívar, Departamento de Cómputo Científico y Estadística, Caracas, Venezuela
Autor de Correspondencia: sorayaaguilar@gmail.com

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Resumen

Se plantea una modificación a un modelo matemático previo, que simula la interacción entre las células cancerosas y las del sistema inmune con una droga citotóxica, que actúa en una fase especifica del ciclo celular. Aquí agregamos al modelo una droga citoestática, cuyo efecto es retener las células en una fase del ciclo, con el objetivo de maximizar la cantidad de células en una fase vulnerable para la droga citotóxica. El problema se plantea como uno de optimización, que se resuelve usando estrategias evolutivas, se plantea y se comparan ocho funciones objetivo. La mejor función objetivo se compara con un protocolo derivado de un problema similar que no incluye la nueva droga. Se confirma que la combinación con la nueva droga, mejora la efectividad de la droga citotóxica. Se argumenta, que el enfoque propuesto puede servir como una herramienta de apoyo al médico para diseñar un esquema tratamientos de quimioterapias.


Palabras claves:

Un modelo matemático para el diseño de quimioterapias con el uso de drogas citotoxicas y citoestaticas

Soraya Aguilar 1 , Minaya Villasana , 2
1Universidad José Antonio Páez, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería en Computación, Carabobo, Venezuela
2Universidad Simón Bolívar, Departamento de Cómputo Científico y Estadística, Caracas, Venezuela
Autor de Correspondencia: sorayaaguilar@gmail.com

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Abstract

A modification of a previous mathematical model that simulates the interaction between cancerous cells and immune system cells and a cytotoxic drug, which acts upon a specific phase of the cell cycle is presented. Here we modify the model by incorporating a cytostatic drug, which arrests cells in a specific phase of its cycle. The rationale behind this is to maximize the amount of cells in the most vulnerable phase of their cycle with respect to the action of the cytotoxic drug. The problem is posed as an optimal control problem and is solved using an evolutionary strategy algorithm. Various objective functions are studied and compared against previously obtained chemotherapy schedules that only incorporated the cytotoxic drug. Results confirm that the inclusion of the cytostatic drug increases the cytotoxic’s effectivity. We argue that this approach may serve as a valuable tool for the medical community when designing chemotherapy treatments.


Keywords: