Modelo da dinâmica de crescimento de glioma em meio anisotrópico – influência das interações entre células proliferantes, quiescentes, necróticas e nutrientes no microambiente.

dc.contributor.advisor-co1QUARESMA, João Nazareno Nonato
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://lattes.cnpq.br/7826389991864785
dc.contributor.advisor1MACEDO, Emanuel Negrão
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8718370108324505
dc.contributor.memberVIEGAS, Bruno Marques
dc.contributor.memberDIAS, Ronivaldo Lameira
dc.contributor.memberLIMA, João Alves de
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1196600058247902
dc.contributor.member1Latteshttp://lattes.cnpq.br/1467586449973313
dc.creatorBORGES, Kalysta de Oliveira Resende
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3685521288409119
dc.date.accessioned2025-12-01T18:07:42Z
dc.date.available2025-12-01T18:07:42Z
dc.date.issued2025-07-09
dc.description.abstractCancer is the leading public health issue WorldWide. According to the International Agency for Research on Cancer (IARC), an estimated 20 million new cancer cases and 9.7 million cancer- related deaths occurred globally in 2022. Gliomas are primary brain tumors originating in the cerebral parenchyma, characterized by their aggressive and infiltrative behavior. The diagnostic definition of adult gliomas is based on pathological anatomy, which includes morphological analysis (cell type, anaplasia, vascularization, presence of necrosis, and mitotic activity), immunohistochemical analysis (GFAP, AE1/AE3, IDH1, ATRX, p53, Ki67, H3K27M, H3G34, and H3K27me), and molecular analysis. Treatment is multimodal and involves surgery, radiotherapy, and systemic chemotherapy. This study proposes and validates a mathematical model based on partial differential equations (PDEs) to describe the spatio-temporal dynamics of glioma growth and dispersion, considering cellular interactions, nutritional limitations, and tissue anisotropy. The model was implemented in Wolfram Mathematica using NDSolve and NIntegrate, and integrates key parameters such as carrying capacity, proliferation, quiescence, and cell death rates, as well as diffusion coefficients specific to white and gray matter. Results indicate that tumor evolution is strongly modulated by nutrient availability and the structure of the tumor microenvironment. Glial and quiescent cells concentrate in the tumor core, whereas peripheral spread is constrained by less favorable
dc.description.resumoO câncer é o principal problema de saúde pública no mundo. São estimados, pela IARC, que 20 milhões de novos casos e 9,7 milhões de mortes por câncer tenham ocorrido no mundo em 2022. Os gliomas são tumores cerebrais primários originados no parênquima cerebral conhecidos por seu comportamento agressivo e difusivo. A definição do diagnóstico dos gliomas do adulto é baseada na anatomia patológica que consta de análise morfológica (tipo celular, anaplasia, vascularização, presença de necrose e atividade mitótica) e análise imuno-histoquímica (GFAP, AE1/AE3, IDH1, ATRX, p53, Ki67, H3K27M, H3G34 e H3K27me) além de análise molecular. O tratamento é multimodal e envolve cirurgia, radioterapia e quimioterapia sistêmica. Este estudo propõe e valida um modelo matemático baseado em equações diferenciais parciais (EDPs) para descrever a dinâmica espaço-temporal do crescimento e da dispersão dos gliomas, considerando interações celulares, limitações nutricionais e anisotropia tecidual. A modelagem foi implementada no software Wolfram Mathematica, utilizando os métodos NDSolve e NIntegrate, e incorporou parâmetros críticos como capacidade de carga, taxas de proliferação, quiescência e morte celular, além de coeficientes de difusão específicos para substância branca e cinzenta. Os resultados demonstraram que a evolução tumoral é fortemente modulada pela disponibilidade de nutrientes e pela estrutura do microambiente tumoral. Células gliais e quiescentes concentram-se no centro tumoral, enquanto a dispersão periférica é limitada por barreiras físico-químicas. A taxa de mortalidade celular e o coeficiente de difusão mostraram-se determinantes para a configuração espacial do tumor, refletindo padrões semelhantes aos observados clinicamente, como zonas centrais de hipoxia e necrose. A análise paramétrica evidenciou alta sensibilidade do modelo às variações nos parâmetros biológicos, reforçando sua robustez. O modelo validado apresenta forte potencial clínico e computacional, oferecendo uma ferramenta preditiva para a compreensão da progressão tumoral e o desenvolvimento de estratégias terapêuticas personalizadas. Ao integrar aspectos biológicos e físico-químicos regionais, esta abordagem contribui para a ciência translacional em neuro-oncologia e alinha-se aos ODS da ONU, especialmente no que tange à saúde e bem-estar (ODS 3) e à inovação em pesquisa biomédica (ODS 9).
dc.identifier.citationBORGES, Kalysta de Oliveira Resende. Modelo da dinâmica de crescimento de glioma em meio anisotrópico – influência das interações entre células proliferantes, quiescentes, necróticas e nutrientes no microambiente. Orientador: Emanuel Negrão Macêdo. 2025. 140 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal do Pará, Belém, 2025. Disponível em:https://repositorio.ufpa.br/handle/201 . Acesso em:.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/17772
dc.languageporpt_BR
dc.language.isopt
dc.publisherUniversidade Federal do Parápt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentInstituto de Tecnologiapt_BR
dc.publisher.initialsUFPApt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazôniapt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.source1 CD-ROMpt_BR
dc.source.uriDisponível na internet via correio eletrônico: bibliotecaitec@ufpa.br
dc.subjectGlioma
dc.subjectmodelagem matemática
dc.subjectdinâmica tumoral
dc.subjectequações diferenciais
dc.subjectWolfram Mathematica.
dc.subjectmathematical modeling; tumor dynamics; differential equations; Wolfram Mathematica.
dc.subjecttumor dynamics
dc.subjectdifferential equations
dc.subject.areadeconcentracaoUSO E TRANSFORMAÇÃO DE RECURSOS NATURAISpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS
dc.subject.linhadepesquisaMODELAGEM E SIMULAÇÃO DE PROCESSOS
dc.titleModelo da dinâmica de crescimento de glioma em meio anisotrópico – influência das interações entre células proliferantes, quiescentes, necróticas e nutrientes no microambiente.
dc.title.alternativeGlioma growth dynamics model in an anisotropic medium – influence of interactions between proliferative, quiescent, necrotic cells and nutrients in the microenvironment
dc.typeTesept_BR

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