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Emergence of heterogeneity in acute leukemias

Stiehl, Thomas ; Lutz, Christoph ; Marciniak-Czochra, Anna

In: Biology Direct, 11 (2016), Nr. 51. S. 1-19. ISSN 1745-6150

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Abstract

Background: Leukemias are malignant proliferative disorders of the blood forming system. Sequencing studies demonstrate that the leukemic cell population consists of multiple clones. The genetic relationship between the different clones, referred to as the clonal hierarchy, shows high interindividual variability. So far, the source of this heterogeneity and its clinical relevance remain unknown. We propose a mathematical model to study the emergence and evolution of clonal heterogeneity in acute leukemias. The model allows linking properties of leukemic clones in terms of self-renewal and proliferation rates to the structure of the clonal hierarchy. Results: Computer simulations imply that the self-renewal potential of the first emerging leukemic clone has a major impact on the total number of leukemic clones and on the structure of their hierarchy. With increasing depth of the clonal hierarchy the self-renewal of leukemic clones increases, whereas the proliferation rates do not change significantly. The emergence of deep clonal hierarchies is a complex process that is facilitated by a cooperativity of different mutations. Conclusion: Comparison of patient data and simulation results suggests that the self-renewal of leukemic clones increases with the emergence of clonal heterogeneity. The structure of the clonal hierarchy may serve as a marker for patient prognosis. Reviewers: This article was reviewed by Marek Kimmel, Tommaso Lorenzi and Tomasz Lipniacki.

Dokumententyp: Artikel
Titel der Zeitschrift: Biology Direct
Band: 11
Nummer: 51
Verlag: BioMed Central
Ort der Veröffentlichung: London
Erstellungsdatum: 18 Okt. 2016 11:31
Erscheinungsjahr: 2016
ISSN: 1745-6150
Seitenbereich: S. 1-19
Institute/Einrichtungen: Fakultät für Mathematik und Informatik > Institut für Mathematik
Zentrale und Sonstige Einrichtungen > Interdisziplinäres Zentrum für Wissenschaftliches Rechnen (IWR)
Zentrale und Sonstige Einrichtungen > Bioquant
Medizinische Fakultät Heidelberg und Uniklinikum > Medizinische Universitäts-Klinik und Poliklinik
DDC-Sachgruppe: 510 Mathematik
610 Medizin
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