数学和计算机模拟肺癌的形成机理

By the dataset of the Ministry of the Health of the People's Republic of China, the cancer mortality and the constituting fraction of all death are 172.33/100,000, 27.79%, respectively in 2011, which is in the first position of all death factors. However, the cancer mortality and constituting fraction are 146.61/100,000 and 24.38%, 128.03/100,000 and 21.88% in 2000 and in 1990, respectively, the mortality of lung cancer is the highest and higher than the mortality og stomach cancer and liver cancer since 1994. The constituting fraction is increasing each year. In order to assure the health of the public people, we need to research the pathway of lung cancer. Developed countries, especially in the United States invested billions dollars to study cancer each year.There are thousands of scientists to research the mechnism and drugs of cancer in the National Cancer Institute, National Intitutes of Health, in USA. Therefore, it is necessary for us to research the mechinism of lung cancer at the molecular leval.

根据卫生部2012年统计数据显示2011年中国主要城市恶性肿瘤（即癌症）死亡率是172.33/10万，死亡原因构成是27.79%，排名所有的死亡原因构成之首。而2000年、1990年中国主要城市恶性肿瘤死亡率与死亡原因构成分别是146.61/10万、24.38%，128.03/10万，21.88%，其中肺癌的死亡率最高。肺癌死亡率自1994年首次超过胃癌和肝癌的死亡率后逐年上升。为了社会大众的健康，我们希望对肺癌的形成机理进行研究。只有在分子水平上掌握了肺癌的形成机理，才能有效地治疗和预防肺癌。发达国家，尤其是美国每年投入几百亿美元研究癌症，美国卫生研究院下属的癌症研究所是全世界最大的癌症研究所，有上万名科研人员从事癌症的机理与药物开发研究。因此，在分子水平上研究肺癌的形成机理在我国是必须的。

癌症的形成机理是当前国际上非常热门的研究课题，是生物学家希望解决而没有办法解决的问题。我们首先利用肺癌的流行病学数据研究肺癌的形成机理，通过建立关于肺部组织干细胞的变异以及变异干细胞分裂的多次打击数学模型分别模拟男性和女性患肺癌与年龄相关的风险率数据，首次得到了男性和女性肺组织正常干细胞的基因组最多需要8次累计变异就能形成癌细胞.因此，人类肺组织正常干细胞形成癌细胞的基因网络里最多只有8个基因，这是我们首次利用数学理论得到了肺癌的形成基因网络里基因个数的结论，而且从模拟结果可以得到维护基因组稳定性的基因一定是前面三次变异中产生变异。因此，把维护基因组稳定性的基因变异作为癌症的早期诊断和药物靶向疗法提供了理论依据。通过项目的资助，我们还通过建立数学模型研究了传染病的流行病学数据，通过建立数学模型推导出肺癌的形成机理，并利用统计学中非参数检验验证了我们所得出的结论的合理性。提出了治疗、预防和控制这些疾病的理论依据。我们还研究了环境对肺癌的影响，项目组成成员发表学术论文24篇，另有4篇论文接受发表并完成了论文校样。通过参加学术会议，增强了国内外学术合作交流，培养了14名博士和16名硕士研究生（包含在读的博士、硕士研究生）。