8、癌症免疫系统的建模与最优控制

癌症免疫系统的建模与最优控制

1. 引言

癌症是一大类可影响身体任何部位的疾病的统称，是全球第二大死因。国际癌症研究机构（IARC）数据显示，2018 年全球约有 960 万人死于癌症。癌症的一个显著特征是异常细胞迅速生成，这些细胞会突破正常边界生长，进而侵犯邻近部位并扩散到其他器官，即转移，转移是癌症死亡的主要原因之一。

免疫系统负责监测体内正常物质，当遇到无法识别的外来物质（抗原）时，会发起攻击，摧毁包含外来抗原的细胞，如病原体或癌细胞。病原体通过其表面特有的蛋白质被识别。免疫分为先天性（自然或非特异性）免疫和适应性（获得性或特异性）免疫，二者协同作用消除病原体。先天性免疫负责识别外来物质释放的分子，适应性免疫则具有高度特异性，能对反复接触的相同抗原产生快速有效的反应。

尽管科研人员在揭示肿瘤细胞与免疫系统的关系方面付出了巨大努力，但癌症仍是最难治疗的疾病之一。理想的癌症治疗效果是消灭体内所有癌细胞，同时尽量减少对健康细胞的损害。化疗是常用的癌症治疗方法，但并非肿瘤消退的最佳方案。目前，免疫疗法作为一种实验性治疗手段，正逐渐成为癌症治疗的重要组成部分。

免疫疗法旨在增强免疫系统对抗癌细胞的能力，包括使用细胞因子和过继性细胞免疫疗法（ACI）来改善或恢复免疫系统功能。免疫疗法可能通过阻止或减缓癌细胞生长、防止癌细胞扩散或提高免疫系统清除癌细胞的效率来发挥作用。常见的免疫疗法包括免疫反应调节剂（细胞因子）、单克隆抗体和疫苗。

化疗和放疗也是常见的癌症治疗方法。化疗通过比健康细胞更快地杀死癌细胞来发挥作用，放疗则利用辐射杀死癌细胞。免疫疗法常作为化疗或放疗后的维持治疗，有时也单独用于治疗癌症。由于化疗会同时杀死癌细胞和健康细胞，导致患者免疫系