Simulasi Model Kinematika Vesikel Ekstraseluler untuk Deteksi Dini Kanker

Abstract

Vesikel ekstraseluler (Extracellular Vesicles (EV)) adalah partikel yang dikeluarkan secara alami dari sel dan tidak dapat bereplikasi seperti halnya sel tersebut. EV membawa muatan protein, asam nukleat, lipid, metabolit, dan bahkan organel dari sel induknya. Pada bidang kedokteran, EV yang bersirkulasi biasa digunakan untuk liquid biopsy. Hal ini dikarenakan EV dalam cairan tubuh membawa sejumlah miRNA dan protein yang berpotensi sebagai suatu biomarker kanker. EV dipandang sebagai partikel sehingga gerak kinematika EV dapat dinyatakan dalam persamaan kelajuan. Dengan memodelkan pertumbuhan tumor terhadap peningkatan biomarker EV (bEV) yang bersirkulasi pada model tikus secara praklinis, hubungan antara ukuran tumor dengan bEV yang bersirkulasi serta tumor EV (tEV) yang dihasilkan sel tumor pada manusia dapat diprediksi. Model diperoleh dalam bentuk persamaan diferensial biasa orde pertama yang terkopel sehingga penyelesaian numeriknya dapat dihitung dengan menggunakan metode Euler. Berdasarkan model produksi, diperoleh tingkat tEV yang dihasilkan setiap 1 mm3 volume tumor berkisar antara 20 – 1900 tEV mL-1 darah. Sebagian besar jumlah tEV diambil oleh organ yang berpenetrasi seperti hati, dengan akumulasi yang cepat sebesar 30% dari dosis. Selain itu, ditemukan pula beberapa dosis pada rute eliminasi melalui urin dan feses.

Extracellular vesicles (EV) are naturally expelled particles and cannot replicate in the same way that cells do. EVs carry a cargo of proteins, nucleic acids, lipids, metabolites, and organelles from their host cells. In medicine, circulating EVs are commonly used for liquid biopsies. This is because EVs in body fluids carry several miRNAs and proteins that have the potential as cancer biomarkers. EV is seen as a particle so that the kinematic motion of EV can be expressed in terms of the velocity equation. By modeling tumor growth against elevated circulating biomarker EV (bEV) in a preclinical mouse model, the relationship between tumor size and circulating bEV and tumor cell-generated EV (tEV) in humans was predictable. The model is obtained as a coupled first-order ordinary differential equation so that its numerical solution can be calculated using the Euler method. Based on the production model, the tEV level produced per 1 mm3 of tumor volume ranged from 20 – 1900 tEV mL-1 of blood. Most of the amount of tEV is taken up by penetrating organs such as the liver, with a rapid accumulation of up to 30% of the dose. In addition, several doses were found in the route of elimination through urine and feces.