12、癌症发生建模与发病率分析

癌症发生建模与发病率分析

1. 统计方法在癌症研究中的应用

在癌症研究中，统计和体视学方法是必不可少的。例如，在某些癌症研究中，我们可能会遇到这样的问题：在任意两个随机放置的活检样本中检测到同一个克隆的概率是多少？这种抽样问题可以通过空间统计方法来解决。

2. 广义两阶段克隆扩增（TSCE）模型

2.1 模型构建

与结直肠癌相关的遗传和结构事件可以通过多阶段模型来反映。这些模型将癌症描述为一系列限速事件的结果，这些事件通过癌前阶段将正常干细胞（及其子代）转变为恶性状态。

• 细胞突变与增殖 ：在结肠中，正常过渡或终末分化细胞发生的突变很可能由于隐窝的快速更新而丢失。但如果干细胞发生突变，突变会在相对较短的时间（约一周）内扩散到整个隐窝。因此，所有癌前启动事件都仅发生在永生干细胞中。
• 细胞到达中间阶段的建模 ：由于结肠中正常易感干细胞池很大（超过$10^8$个细胞），通常认为其数量$X$是固定的。干细胞子代进入第一个中间阶段的过程被建模为简单的泊松到达过程，强度为$\lambda_0X$，其中$\lambda_0$是细胞中第一个限速事件的发生率。
• 克隆扩增与恶性转化风险 ：细胞进入倒数第二阶段后可能会发生克隆扩增，这会显著增加恶性转化的风险。目前，这个扩增过程涵盖了从启动（癌前）干细胞到恶性转化的整个克隆进化过程。虽然模型中可以考虑多个不同的（克隆扩增）阶段，但先前的研究表明，在倒数第二阶段设置一个增殖阶段就足以与观察到的结直肠癌发病率相拟合。