p53-Mdm2蛋白网络的最优控制策略：关于Nutlin-3药物研究

摘要

抗癌基因p53在各类癌细胞中的频繁缺失是癌症发生的原因之一，所以恢复p53的药物越来越受到人们的关注。Nutlin-3作为Mdm2的抑制剂，能够削弱Mdm2对p53的抑制作用，稳定p53蛋白水平。基于p53-Mdm2回路和p53-ATM回路的数学模型，引入Nutlin-3药物作为控制变量，首先讨论了最优控制的存在性，又利用庞特里亚金极小值原理得到最优控制的表达形式，最后通过数值模拟检验模型的合理性以及最优控制的有效性。数值模拟结果表明：加入药物控制后，Mdm2浓度出现明显的下降，p53浓度上升。此外，探究了系统添加药物后，药物结合率、细胞受到的刺激以及药物成本等参数对p53和Mdm2的影响。研究结果具有一定的现实意义，为临床治疗提供针对性的建议。

关键词

最优控制 / p53网络 / 数学模型 / Nutlin-3