Formal model of the interplay between TGFβ1 and MMP-9 and their dynamics in hepatocellular carcinoma.

نموذج صوري للتفاعل المتبادل بين TGFβ1 وMMP-9 وديناميكياتهما في سرطان الخلايا الكبدية.

Clicks: 352
ID: 80316
2019
Article Quality & Performance Metrics
Overall Quality
Not rated
Combines reader engagement with the AI quality analysis. This article has not been analysed, so there is no overall score — reader engagement is measured and shown alongside.
AI Quality Assessment
Not analyzed
Readership in this journal
Steady

Ranked #8 of 23 articles by views in mathematical biosciences and engineering : mbe

Most read Least read

Bar heights use a square-root scale.

Mint this article as an NFT
Not yet minted

Create a permanent, verifiable on-chain record of this article on the Scimatic Network. The NFT is held in your Journament account, and you can withdraw it to your own wallet at any time.

5 SUSD one-off · no wallet required
Abstract
Transforming growth factor beta1 (TGFβ1) and matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) have been associated with migration and invasion in hepatocellular carcinoma (HCC). Recent studies have suggested a positive feedback loop between TGFβ1 and MMP-9 mediated by the PI3K signaling pathway that confers acquired invasion and metastasis in HCC via induction of the epithelial-mesenchymal transition (EMT), which grows into invasive carcinoma. But the potential molecular mechanism of this loop on HCC has not been clarified yet. Therefore, this study is designed to explore the association between the two entities and their key determinants such as NFκB, TIMP-1, and hepatic stellate cells (HSCs). Hence, a qualitative modeling framework is implemented that predict the role of biological regulatory network (BRN) during recovery and HCC metastasis. Qualitative modeling predicts discrete trajectories, stable states, and cycles that highlight the paths leading to disease recovery and homeostasis, respectively. The deadlock stable state (1, 1, 1, 1, 1) predicts high expression of all the entities in the BRN, resulting in the progression of HCC. The qualitative model predicts 30 cycles representing significant paths leading to recovery and homeostasis and amongst these the most significant discrete cycle was selected based on the highest betweenness centralities of the discrete states. We further verified our model with network modeling and simulation analysis based on petri net modeling approach. The BRN dynamics were analyzed over time. The results implied that over the course of disease condition or homeostasis, the biological entities are activated in a variable manner. Taken together, our findings suggest that the TGFβ1 and the MMP-9 feedback loop is critical in tumor progression, as it may aid in the development of treatment strategies that are designed to target both TGFβ and MMP-9.
ارتبط عامل النمو المحوِّل بيتا 1 (TGFβ1) وبروتينيز الفلزات المصفوفي-9 (MMP-9) بهجرة الخلايا وغزوها في سرطان الخلايا الكبدية (HCC). وقد أشارت دراسات حديثة إلى وجود حلقة ارتجاع إيجابي بين TGFβ1 وMMP-9 يتوسطها مسار تأشير PI3K، وهي حلقة تمنح الورم قدرة مكتسبة على الغزو والانبثاث في سرطان الخلايا الكبدية عن طريق تحفيز التحول الظهاري-اللحمي المتوسط (EMT)، والذي يتطور بدوره إلى سرطان غازٍ. بيد أن الآلية الجزيئية المحتملة لهذه الحلقة في سرطان الخلايا الكبدية لم تُستوضح بعد. وبناءً على ذلك، صُممت هذه الدراسة لاستكشاف العلاقة بين هذين الكيانين ومحدداتهما الرئيسية مثل NFκB، وTIMP-1، والخلايا النجمية الكبدية (HSCs). ومن ثم، جرى تطبيق إطار نمذجة نوعية للتنبؤ بدور شبكة التنظيم الحيوي (BRN) أثناء التعافي وانبثاث سرطان الخلايا الكبدية. تتنبأ النمذجة النوعية بمسارات متقطعة، وحالات مستقرة، ودورات تُبرز المسارات المؤدية إلى الشفاء من المرض والاستتباب، على التوالي. وتتنبأ حالة المأزق المستقرة (1، 1، 1، 1، 1) بتعبير مرتفع لجميع الكيانات في شبكة التنظيم الحيوي، مما يؤدي إلى تفاقم سرطان الخلايا الكبدية. كما يتنبأ النموذج النوعي بـ 30 دورة تمثل مسارات مهمة تفضي إلى التعافي والاستتباب، واختيرت من بينها الدورة المتقطعة الأكثر دلالة بالاعتماد على أعلى درجات المركزية البينية للحالات المتقطعة. وعلاوة على ذلك، تحققنا من صحة نموذجنا عبر نمذجة الشبكات والتحليل بالمحاكاة استناداً إلى نهج شبكات بيتري (Petri net)، كما حُللت ديناميكيات شبكة التنظيم الحيوي بمرور الوقت. وأشارت النتائج إلى أن الكيانات الحيوية تُنشَّط بنحو متباين على مدار مسار الحالة المرضية أو الاستتباب. وإجمالاً، ترجّح نتائجنا أن حلقة الارتجاع بين TGFβ1 وMMP-9 تؤدي دوراً حاسماً في تطور الورم، مما قد يساهم في تطوير استراتيجيات علاجية مصممة لاستهداف كل من TGFβ وMMP-9 معاً.
Reference Key
ashraf2019formalmathematical Use this key to autocite in the manuscript while using SciMatic Manuscript Manager or Thesis Manager
Authors Ashraf, Tariq Shifa;Obaid, Ayesha;Saeed, Tariq Muhammad;Naz, Anam;Shahid, Fatima;Ahmad, Jamil;Ali, Amjad;
Journal mathematical biosciences and engineering : mbe
Year 2019
DOI
10.3934/mbe.2019164
URL
Keywords

Citations

No citations found. To add a citation, contact the admin at info@scimatic.org

No comments yet. Be the first to comment on this article.