june 1st, 2004 – may 31st, 2006 mid term activity...

48
 Marie Curie Research and Training Network  "Modeling, Mathematical Methods and Computer Simulation of Tumour Growth and Therapy" (M3CS - Tu Th) June 1 st , 2004 – May 31 st , 2006 Mid Term Activity Report

Upload: others

Post on 02-Aug-2020

0 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

    Marie Curie Research and Training Network  "Modeling, Mathematical Methods and Computer Simulation 

of Tumour Growth and Therapy"(M3CS ­ Tu Th)

June 1st, 2004 – May 31st, 2006Mid Term Activity Report

Page 2: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

2

Before presenting the results achieved by the Research and Training Network it is useful to recall  that  its main target consists  in developing a research and training activity at European level on cancer modelling with special attention to simulation of complex biological systems and of therapeutical actions. It is not an  easy   task  considering   that   the  development   of  mathematical  models   of tumour growth requires the integration of the phenomena mentioned above and expertise from many different disciplines, in particular the understanding of the biological   phenomena   involved   and   the   skill   in   using   several   different mathematical tools to obtain both qualitative and quantitative results. The above difficulty applies also to theoretical disciplines because of the use of different methods and  in  the  interaction between researchers  in mathematics/physics and those in biology/medicine.  

The  training  activity  of   young  researchers  needs   to  be  dealt  with   carefully considering   that   it   cannot   be   limited   to   technical   aspects   of   mathematical sciences, but it needs to be integrated with the ability to develop a scientific dialogue between mathematics and life sciences. This important added value was achieved establishing fruitful scientific collaborations with the bio­medical research centres listed in Section 4. Moreover, the training activity needs to be properly addressed to build up scientifically valid curricula of young scientists, that also means educating young scientists  to publish high quality scientific papers in highly qualified journal.

The above research and educational aspects have been carefully  taken into account in the first period which is also characterized by a rapid start of the activities.   This   report   provides   a   detailed   description   of   several   activities finalized   to   promote   research   in   collaboration   joined   to   training   of   young researchers   recruited   within   the   network   and   to   other   young   researchers recruited according to local plans.   As reported in Section 4, several schools and  meeting  have been organized and   the  dissemination  of     the  scientific activity   has  also  been  promoted  by  organizing   special   issues  of   important journals. 

The final target is to improve the knowledge of European scientists and their international competitive level. 

A technical, however relevant aspect is the organization of the activities into six tasks focused on the different aspects of the research and training activity. The activities   related   to   the   Tasks   readily   started   producing   more   than   160 publications in refereed journals (see Section 3 for details), including 42 joint publications and three volumes mainly related to microscopic modeling (Task 1), macroscopic modeling (Task 2) and computational aspect (Task 6) with the discussion of  some  therapeutical  actions   (Task 3),  multiscale  modeling and qualitative aspects (Task 4). Details on the results achieved by each Task are 

Page 3: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

3

reported in Section 1. 

The results were disseminated in almost 100 conferences and workshops, listed in Section 2. As specifically reported in Section 4, experimental devices were set­up and all scientific milestones were achieved. Actually the network already started working at future milestones.

More details on the activities above are given in the following attachments: 

Section   1   reporting   the   scientific   activity   of   the   network,   according   to   the subdivision into Tasks stated in the Contract. Section  2   reporting   the  mobility   and  dissemination   of   the   results,  with   the analytic   list  of   the  conferences/workshops  attended,   internal  mobility  of   the network   (excluding  recruited  researchers),   scientific  papers,  awards.  Papers submitted and not yet accepted are not included. Section 3 reporting the training and transfer of knowledge activities including the mobility of the recruited researchers, their partecipation in workshops  and congresses, the tutoring responsability.Section   4   reporting   the   management   activity:   management   meetings,   web dissemination,   activities   officially   organized  by   the   network,   interdisciplinary collaborations   with   bio­medical   research   centres,   achieved   milestones   and state­of­the­art on forthcoming milestones. 

In order to point out the activity of the recruited researchers, throughout the report their names are written in bold face.

Page 4: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

4

Section 1 

Task Management Scientific Report

Task 1: Mathematical modelling and computer simulation at the sub­cellular and cellular scales. 

Modelling   at   the   sub­cellular   and   cellular   scale   is   strictly   connected   with   the development of mathematical methods which relate the microscopic, mesoscopic and macroscopic scales of description. The asymptotic equivalence relationships between these   three   scales   justify   validity   of   models   and   give   chance   for   including phenomenological observation in models. The models at the sub­cellular and cellular scale may be related to the master equation defining the Markov process and to the Boltzmann­type kinetic equations.

Healthy and tumor cells are subject to circadian influence and react differently. This phenomena is at the basis of chronotherapy (chemotherapy is given at certain time of the day). Team France North [Ecole Normale Supérieure, Paris, France North]  has been investigating the mathematical and numerical modelling of circadian control and its influence on tumor growth and therapy.

The Swedish partner [University of Gothenburg, Sweden] developed the space­time cell­population   model   for   hyperplastic   oncogeny.   An   important   feature   of   the   new macroscopic treatment is that it includes an explicit analytical incorporation of certain cellular/sub­cellular parameters into the macroscopic paradigm. 

The Polish Team [Warsaw University, Poland] has proposed new models of interacting entities  including those  involved  in the process of cancer growth. The macroscopic limits of the models were considered.  It was shown that solutions of a general class of bilinear macroscopic systems can be approximated by  the solutions of  appropriate stochastic   systems.   The   stochastic   system   can   related   to   sub­cellular   or   cellular description.Two main cellular processes ­ proliferation and apoptosis ­ were considered for early stage of tumour growth. The effect of time delays in both processes was investigated.The problem of fitting mathematical models of cell signaling pathways was considered, too.   A   structural   formulation   of   sensitivity   analysis   was   considered.   A   numerical example of   fitting of   the mathematical  model  of   the NF­kB regulatory module was presented.   The   results   prove   that   the   gene   expression   signal   of   PTC   is   easily detectable even when cancer cells do not prevail over tumour stroma.The analysis and biomedical implications of a certain class of   bilinear systems that can   be   applied   in   modelling   cancer   chemotherapy,   taking   into   account   both   the phenomenon   of   gene   amplification   and   drug   specificity   in   chemotherapy   was considered.Variuos models of   tissue invasion by solid tumours at the micro, meso and macro scales   of   description   were   considered.   Mathematical   relationships   between   these description were formulated.

The Israeli Team [Institute for Medical BioMathematics, Israel] studied regulation of the 

Page 5: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

5

cell­cycle clock using a theoretical model for the embryonic cell cycle, where the clock is   described   as   a   single   limit   cycle.   By   taking   the   coefficient   of   the   autocatalytic reaction as proportional to the deviation of the system from its equilibrium state, it was shown how such clocks can be adjusted to function on several time scales.

The Dresden Team [Technical University of Dresden, Germany East] has developed Lattice­Gas Cellular Automaton (LGCA) and Lattice Boltzmann (LB) models of tumour growth. The mesoscopic nature of LGCA and LB models is relevant with respect to phenomena at the subcellular and cellular level.

The team of [University of Witten/Herdecke, Germany West], in cooperation with the experimental group of Neurobiochemistry of this university, developed a mathematical model for the control of proliferation of stem cells and tumor cells. The model reflects the regulatory effects of a very important protein, namely NF­kappaB, which can be activated by TNF (tumor necrosis factor). After activation NF­kappaB induces both cell growth and cell proliferation. High doses of NF­kappaB, however, lead to apoptotic cell death. The model is able to predict the outcome of in vitro experiments with stem cells performed in the laboratory of the Institute of Neurobiochemistry.

Modelling   work   has   been   carried   out   at   the   [University   of   Dundee,   Scotland]  to investigate the effects of cell­cycle dependent anti­cancer drugs. This has focussed on developing ordinary differential equation and delay differential equation models of the cell cycle. A cellular automaton model has also been developed.

Members of the Italian team [Politecnico di Torino] and the French North team [Ecole Normal   Superieure]   are   finishing   a   review   book   of   the   existing   kinetic   models   in immunology. 

Task 2:  Mathematical modelling and computer simulation at the macroscopic  scale.

Much activity at the macroscopic scale has focused on chemotaxis. For example, the Greek   team  [Foundation   for   Research   and   Technology,   Crete,   Greece]   has   been developing and simulating mathematical models of chemotaxis which they will validate against experimental data describing the motility of connective tissue cells, endothelial cells   and   tumour   cells.   The   Polish   team   [Warsaw   University,   Poland]   have   been establishing conditions under which Keller­Segel­type models have unique solutions that remain bounded for all time. By contrast, the Italian team [Politecnico di Torino, Italy] have been incorporating chemotaxis into their multiphase modelling framework for solid tumour growth, and using their models to investigate the role of mechanical stress in hyperplastic and avascular tumours.

On a different note, the Swedish team [University of Gothenburg, Sweden] have been developing PDE models for hyperplastic oncogeny in which the normal and tumour cell populations are viewed as the medium­density (or fluid­phase) and high­density (or solid­phase)   states.   The   models   can   be   used   to   study   a   tumour’s   response   to radiotherapy or anti­oncogeny drugs.

Finally,   the English  team  [University  of  Nottingham, England]  has been developing ODE models to compare the relative importance of angiogenesis and vasculogenesis 

Page 6: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

6

(the   recruitment   of   endothelial   progenitor   cells   from   the   bone   marrow,   via   the vasculature,   to   the   tumour)   in   vascular   tumour   growth.   The   resulting   models   are studied using a combination of bifurcation theory and numerical  simulations. When angiogenesis (or  vasculogenesis) acts  in  isolation,  the tumour evolves  to either an avascular steady state, or a vascular steady state or it undergoes unbounded vascular growth.   When   both   vascularisation   mechanisms   act,   the   tumour’s   growth   rate increases:  it  evolves to a larger equilibrium size or grows uncontrollably. The study highlights the need to target endothelial cells and endothelial progenitor cells in order to reduce effectively the tumour vasculature and, thereby, inhibit tumour growth. 

Modelling   work   has   been   carried   out   at   the  [University   of   Dundee,   Scotland]  to investigate  the effect  of  blood­flow on a growing blood­vessel  network.  A dynamic adaptive tumour­induced vasculature has been modelled. The model has been used to investigate how chemotherapy drugs flow through the network. Work has also been carried out on cancer cell   invasion of  tissue using a PDE model of  the urokinase­palsminogen activator system. A rigorous analysis of a model for the immune response to cancer has also been performed.

Task 3: Mathematical modelling and computer simulation for cancer therapy.

Critical   point   analysis   for   three­variable   cancer   angiogenesis   models   has   been performed.  Results:  i)  Unlimited growth  is predicted,   if   the  initial  condition  is close enough  to  the non­trivial  critical  point,   ii)  growth  is characterized by oscillations  in tumour  and vascular  mass.  Conclusion:  Angiogenesis  per  se  does not  suffices  to explain   the  observed  stabilization  of   vascular   tumour   size   [U.  Forys   (Warsaw),  Y. Kheifetz (IMBM) and Y. Kogan (IMBM)]. 

The   effects   of   Interleukin­21   (IL­21)   on   tumor   eradication   have   been   studied   in mathematical model focusing on NK­cell and CD8 T­cell­mediated lysis of tumor cells. Our model accurately retrieved experimental growth dynamics in the non­immunogenic B16 melanoma and the immunogenic MethA and MCA205 fibrosarcomas, showing a strong dependence of  the NK­cell/CD8  T­cell  balance on tumor  immunogenicity  [A. Cappuccio (IMBM), M. Elishmereni (IMBM) and Z. Agur (IMBM)].

A mathematical  model  for  Glioblastoma Multiforme (GBM),  have been constructed, which describes tumor­immune system interaction. Simulation results show that with several   injections of CTLs, directly  to the tumor site,  it   is possible to eradicate the tumor.  Moreover,   tumor   eradication   may   be   accomplished   also   by   the   indirect recruitment) of the patients' own CTLs [N. Kronik (IMBM), U. Forys (Warsaw), Y. Kogan (IMBM), Y. Kheifetz (IMBM) and Z. Agur (IMBM)].

A mathematical and computational model has been put forward, which analyses the effect of Doxorubicin on Non Hodgkin Lymphoma (NHL) over a wide range of patho­physiological conditions. Model simulations indicated the presence of a critical regimen intensity below which treatment will not result in tumour elimination [Z. Agur (IMBM), B. Ribba (IMBM), N. Dahan (IMBM), Y. Kogan (IMBM), K. Marron (IMBM) and V. Vainstein (IMBM)].

A   mathematical   model   of   the   monoclonal   antibody   PK/PD  (pharmacokinetics   and pharmacodynamics)  has been constructed and  investigated.  The model  enables  to 

Page 7: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

7

calculate   the   expected   monoclonal   antibody   efficacy   in   vivo   based   solely   on parameters, which can be evaluated experimentally in vitro by existing well­established techniques, is obtained [O. Kirnasovsky (IMBM), V. Vainstein (IMBM), Y. Kogan (IMBM) and Z. Agur (IMBM)].

A nonlinear space­time model   for hyperplastic oncogeny has been developed.  The model   is   endowed   with   the   new,   analytical­numerical   time­slices   method   for   fast multiple analysis on notebook computers. Most of the listed results have already been published in mathematical and biological journals [A. Mamontov (Sweden)].

A mathematical model describing the time evolution of efficiency and toxicity of an oxaliplatin ­tumour treatment has been derived and an optimal control technique has been applied to search for the best drug infusion laws. Gradients with respect to the infusion rate were derived and efficient optimisation algorithms have been implemented [C. Basdevant (France), J. Clairambault (France), F. Levy (Israel)].  

Task 4: Qualitative analysis and multiscale methods.

This task allows for a better understanding of the behaviors of models and for their selection.   It   relies on precise  observations of   the  experimental   teams and applies usually to nonlinear space­time cell­population models.

The qualitative effect of circadian control on tissue growth has been incorporated in age structured models [Ecole Normale Supérieure, Paris, France North]. A major result has   been   obtained,   asserting   the   role   of   circadian   rhythm   only   in   some   phase transitions   in   the   cell­cycle,   and   the   mathematical   structure   of   the   cell­population models is now based on general methods.

Effects   of   nonlinearities   have   been   renewed   [University   of   Gothenburg,   Sweden], incorporating more than one asymptotically stable state, either normal (homeorhetic) cells or tumor cells, and associated with different time scales. More generally this team studies the fundamental differences between living systems and non­living matter in terms of their response to exogeneous signals and their various possible scales. In particular   this provides microscopic basis  to  the kinetic models of   the  Italian  team [Politecnico di Torino, Italy].

The correct  scaling  spaces  to  be used  in  models  of   cell  motion,   chemotaxis  and angiogenesis, have also been understood by the teams [Ecole Normale Supérieure, Paris, France North], [Politecnico di Torino, Italy] and [Warsaw University, Poland] in particular when quorum sensing is included leading to nonlinear degenerate diffusion. New estimates on the dimension of the possible concentration set of cells have been obtained.

For tumor­immune system competition, the effect of therapeutical treatments has been considered and a very nice analysis of the behavior of the system has been carried out.

Multiscale   cell   interactions   have   been   deviced,   where   microscopic   biochemical reactions between receptors are used to model the global forces (macroscopic level) with applications to tumoral cell  extravasation [Université Joseph Fourier, Grenoble, 

Page 8: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

8

France South]. The team [Université Joseph Fourier, Grenoble, France South] has  investigated the therapeutic  benefit  of   anti­invasive  agents   (inhibitors  of  metalloproteinases,   IM),   to inhibit cancer growth and metastasis. The phase III trials have been disappointing. A mechanistic­based mathematical model was developed, which integrates microscopic cell cycle regulation and macroscopic tumor dynamic. Simulations predict the lack of efficacy of IM in advanced cancer patients and may help the design clinical trials.

Development of a mathematical multiscale model of cancer growth [Université Joseph Fourier,   Grenoble,   France   South].   Three   relevant   scales   have   been   investigated (Boolean approach to genetic/molecular, discrete model of cell cycle, continuous model of   the   cell   macroscopic   behaviour).   The   multiscale   model   has   been   simulated   to investigate the efficacy of irradiation therapies and is presently used to analyse the therapeutic benefit of anti­invasive agents.

The   radically   new   concept   of   multiple­alternative   modeling   has   been   introduced [Institute for Medical BioMathematics, Israel]. A variety of mathematical formulation of an event is used. Upon satisfactory comparison of resulting dynamics, they together connote the most accurate model. This is done by calibration and simulation of each model  with respect   to data sets of  different  sizes and origins,   in order  to  find  the simplest data set that allows retrieval of similar dynamics from all models. The above algorithm was applied to the case of a specific treatment, and results in more reliable predictions.

The   German   team   [University   of   Witten/Herdecke,   Germany   West]  produced mathematical models for the enzymatic control of proliferation of both stem cells and tumor cells.  In this respect there is a direct  linkage between what happens on the biochemical, molecular level and the overall activity of a cell in its growing and eventual dividing. Of particular importance is the regulatory protein NF­kappaB which has major influence on cell growth, cell proliferation and apoptotic cell death, depending on its concentration in the cell. NF­kappaB may be on the one hand activated by TNF (tumor necrose factor), on the other hand inhibited by IkappaB. The effects of  the various interactions   between   these   substances   on   cell   dynamics   as   a   whole   have   been represented in the model. The model is able to serve as a major link between events happening on the molecular level and the development of the whole tumor. Thus, in further studies we expect the incorporation of some features of our model into models of other teams concerned with global events of tumor growth and therapy.

Task 5: Experimental aspects and validation. The   Swedish   partner   [University   of   Gothenburg,   Sweden]   activities   includes   the following two directions:

­   selection   in   the   experimental­biomedicine   literature   of   the   data   on   oncogenic hyperplasia (mainly on the cell­cycle stages, parameters for the TGF­alpha molecules and the EGF receptors, and the interaction of these molecules and receptors); these data are used for the model validation/calibration;

Page 9: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

9

­   collaboration  with   the  Radiophysics  Department,  Sahlgrenska University  Hospital (Gothenburg, Sweden), on a combination of the oncogenic­hyperplasia model with the tumor­examination experimental techniques common in clinical practice; the purpose is an   improvement   of   the   planning   and   efficiency   of   the   advanced   radiotherapy treatments.

The French team [Université Joseph Fourier, Grenoble, France South] in collaboration with the Institut Albert Bonniot (Grenoble, France) has addressed the following items inside the present task:

­ Andreea Iordan  is  the young researcher (ESR)  involved in the characterization of mixtures  of  cells   (including  adhesion proteins  and ECM).  This  work  will   then   find applications to biological tumors and/or soft tissues.

­   Interactions between tumoral  cells and  the endothelium are analyzed under  flow. Cells are shown to either extravasate or simply intermingle with the endothelium.

­ Another PhD student devotes work to understand the effect of the flow field on a tumoral   cell   adhering   to a  wall.  Changes  in   the  cytoskeleton are  characterized  to predict cell deformability.

Task 6: High­performance algorithms for tumour simulations.

Currently, the  Technical University of Dresden  is the only partner in the MC network focusing on high­performance aspects. Until present, the Dresden team has developed 2D­Lattice   Gas   Cellular   Automaton   (LCGA)   models   that   simulate   the   evolution   of avascular in vitro tumours (multicellular spheroids) and glioma tumours. In particular, the model of glioma tumour development incorporates the brain fiber track structure.Highlights on innovative developments (new concepts, approaches, methods and/or products):­ Development of 2D Lattice Gas Cellular Automaton based on medical image data,­ Incorporation of Diffusion Tensor Imaging (DTI) medical data that allow identification of  the fiber track brain structure.The characterization of the resulting growth processes by scaling methods imposes the need   for   long­lasting   simulations.   Thus,   the   development   of   high­performance algorithms is imperative. Furthermore, we have implemented a 3D version of the LGCA and currently work on the performance analysis of corresponding simulation runs on different HPC architectures.

Page 10: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

10

Section 2

Conferences/workshops

In   the   reporting   period   people   of   the   network   has   been   attending   the   following conferences/workshops where  the results of  the research have been disseminated. The   events   offcially   organized   with   support   of   the   network   are   also   listed   in   the Management section.

Events by members of two or more teams

­Multiscale modelling of multicellular systems, Biocomplexity 9, Indiana University, Bloomington, USA, May 8­10, 2006 (invited speakers: N. Bellomo, A. Deutsch, D. Drasdo, P. Maini, K. Painter).

­Multidisciplinary   Workshop   on   Individual   Based   Models   and   Cell   aggregation Mechanisms    in Tumour Growth,   Institute  for  Cancer Research and Treatment, Candiolo (TO), Italy, March 6­7, 2006 (D. Ambrosi, F. Bussolino, A. Chauviere, D. Cora’, A. Deutsch ­ speaker, A. Napione, A. Picco, L. Preziosi ­ speaker, K. Psiuk­Maksymowicz, B. Ribba ­ speaker, A. Tosin).

­Conference “Mathematical  Methods and Modeling of  Biophysical  Phenomena”, Mathematical   fundations of  cancer  modelling,  Angra dos Reis,  Rio de Janeiro, Brazil,  March 5­11,  2006  (F.  Bekkal,  N.  Bellomo ­   invited  lecture,  V. Calvez,  L. Corrias, J.Clairambault,  M. Delitala ­  speaker,  B.  Perthame –  invited  lecture,  F. Chalub).

­Biomat   2005,   International   Symposium   on   Mathematical   and   Computational Biology, Petropolis, Brazil, December 3­8, 2005 (A. Deutsch – speaker, P. K. Maini ­ invited lecture).

­Workshop on Tumour  Modelling,  Szczyrk,  Silesian Beskid  Mountains,  Poland, October 8­10, 2005 (Speakers: M. Bodnar, P. Getto,  P. Gwiazda,  H. Hatzikirou, M. Kimmel,  G. Litcanu,  P. Michel,  C. Morales­Rodrigo,  M. J. Piotrowska,  K. Psiuk­Maksymowicz, A. Swierniak, Z. Szymanska; M. Lachowicz).

­First   summer   school   and   workshop   of   the   EC   Marie   Curie   RTN   "Modeling, Mathematical Methods and Computer Simulation of Tumour Growth and Therapy, Puerto de la Cruz (Tenerife ­   Canary Islands), Spain, September 5­10, 2005 (A. Bru   ­   speaker,  A.   Cappuccio  ­   speaker,  R.   Chotard­Ghodsnia   ­   speaker,   C. Couzon ­ speaker, A. Deutsch ­ speaker, S. De Franciscis ­ speaker, S. Faini, A. Fasano ­ invited speaker, H. Hatzikirou ­ speaker, U. an der Heiden ­ speaker, M. A. Herrero ­ organizer, Y. Kogan ­ speaker, M. Lachowicz ­ speaker, E. Mamontov ­ speaker, C. Morales­Rodrigo ­ speaker, B. Perthame, K. Psiuk­Maksymowicz ­ speaker,   C.   Verdier   –   speaker,   Preziosi   –   speaker,   Bellomo,   Tosin,  Astanin, Chauviere, R.  Conde, O. Lejeune,  J. Panowska, A. Fasano –  invited  lecture, 

Page 11: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

11

M.J. Piotrowska, H. Byrne – speaker, M. Chaplain ­ speaker, Chalub  ­ speaker, Lopez  ­ speaker,  P. Getto  ­ speaker, Alarcon  ­ speaker, B. Ribba  ­ speaker,  J. Stamper ­ speaker, O'Rourke ­ speaker).

­Fifth Congress of the European Society of Mathematical and Theoretical Biology, Dresden, Germany, July 18­22, 2005 (T. Alarcon ­ speaker, A. Anderson ­ speaker, H. M. Byrne, V. Calvez ­ speaker, M. Chaplain  ­ speaker, scientific committee, J. Clairambault   ­   speaker,   D.   Cora’   ­   speaker,   A.   Deutsch   –   main   organizer,   D. Drasdo,  M.  Elishmereni   ­   speaker,   J.  Galle,   A.  Gamba  ­   speaker,  P.   Getto  ­ speaker, H. Hatzikirou ­ poster, O. E. Jensen ­ speaker, Y. Kheifetz ­ speaker, J. R. King ­ speaker, O. Lejeune ­ speaker, I. van Leeuwen, E. Mamontov ­ speaker, M. Owen ­ speaker, J. Panovska ­ speaker, B. Perthame, M. J. Piotrowska ­ poster, L. Preziosi ­ speaker,  P. K. Maini,  K. Psiuk­Maksymowicz  ­ speaker,  I. Ramis Conde  ­  poster,  B.  Ribba  ­  speaker,  A.  Stephanou  ­  speaker,  A.    Swierniak  ­ speaker, A. Tosin – speaker, P. Traqui ­ speaker, J. Velazquez ­ speaker, J. P. Ward ­ poster,  Z. Szymanska – speaker, Bertuzzi – speaker, A. D'Onofrio – speaker, I. van Leeuwen – speaker, E. Gaffney – speaker, H. Enderling – speaker, K. Gordon – speaker, Minisimposium organizers: H. Byrne, M. Chaplain, Owen, B. Perthame, Anderson).

­Miniworkshop on Angiogenesis and Other Aspects of Tumour Growth, Institute of Applied Mathematics and Mechanics, Warsaw, Poland, June 15, 2005 (Speakers: U. Forys, R. Kowalczyk,  K. Psiuk­Maksymowicz,  A. Swierniak; M. Bodnar, M. Lachowicz, J. Waniewski).

­Conference on Mathematical Models and Methods in Biology and Medicine and Workshop From ODE and PDE to Markov Processes  in Description of  Tumour Phenomena, Bedlewo, Poland, May 29 ­ June 3, 2005 (Speakers: M. Bodnar, M. Chaplain, U. Forys, P. Getto, M. Kimmel, R. Kowalczyk, M. Lachowicz, G. Litcanu, Z. Szymanska, V. Capasso; U. Forys, M. Lachowicz, C. Morales­Rodrigo).

­SIAM conference on Applications of Dynamical Systems, May 22­26, 2005 (P. K. Maini, D. Manoussaki ­ speaker).

­Dynamics   of   Cancer:   Modeling   and   Experiment,   University   of   Michigan,   Ann Arbor, USA, May 9­13, 2005 (invited lectures: D. Ambrosi, H. M. Byrne, P. K. Maini, L. Preziosi, B. Sleeman).

­Multidisciplinary Miniworkshop on Recent Trends in Applications of Mathematics to Biology and Medicine  I,  Warsaw,  Poland,  December 8,  2004  (Speakers:  M. Chaplain, C. Morales­Rodrigo; U. Forys, R. Kowalczyk; M. Bodnar, M. Lachowicz, M. J. Piotrowska).

­Multidisciplinary Workshop on Recent Trends in Applications of Mathematics to Biology and Medicine II, Warsaw, Poland, February 2, 2005 (Speakers: M. Bodnar, U.   Forys,  P.   Getto,   R.   Kowalczyk,   M.   Lachowicz,  G.   Litcanu,  C.   Morales­Rodrigo, A. Swierniak, J. Waniewski; U. Forys, R. Kowalczyk; M. J. Piotrowska).

Page 12: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

12

­Modelling of Cell Motility and Angiogenesis, WPI Wien, Austria, November 8­12, 2004 (Invited speakers: D. Ambrosi, V. Calvez, F. Chalub, F. Filbet, A. Gamba, J. King, P. Michel, K. Painter, B. Perthame, L. Preziosi, L. Triolo).

­Conference on Computational  and Mathematical  Population Dynamics,  Trento, Italy, June 21­25, 2004 (Speakers: P. Getto,  K. Marron, J. Stachowska­Pietka, Z. Szymanska,  V. Vainstein; H. M. Byrne ­ invited lecture, A. Bertuzzi – speaker, D. Ambrosi – speaker, A. D'Onofrio ­ speaker).

­Modelling Tumor­Microenvironment Interaction, Leipzig, Germany, March 10, 2006 (J. Galle – invited lecture, D. Drasdo – invited lecture, L. Preziosi ­ invited lecture, I. Ramis Conde).

­Fifth Mathematics in Medicine Study Group, Oxford, UK, September 12­16, 2005 (H.M. Byrne ­ co­organizer, P. K. Maini, J. R. King, T. Alarcon,  J. Stamper,  D. Ambrosi).

­Math   everywhere:   deterministic   and   stochastic   modelling   in   biomedicine, economics and industry, Universita di Milano, Italy, September 4­6, 2005 (Invited speakers: P. K. Maini, Z. Agur, A. Fasano).

­International Meeting on Mathematical Biology and Applied Analysis (to celebrate Brian Sleeman’s 65th birthday), University of Dundee, UK, September 2004 (P. K. Maini ­ invited lecture, N. Bellomo – invited lecture).

­VII Congresso della Societa Italiana di Matematica Applicata e Industrale (SIMAI), Venezia, Isola di San Servolo, Italy, June 2004 (P. K. Maini, D.Ambrosi ­  speaker, L.Preziosi).

 1. Politecnico di Torino, Italy

­Bilateral meeting with the team of Mathematical Biology from the Wolfgang Pauli Institute of Vienna, Politecnico di Torino, Turin, Italy, November 25­26, 2005 (N. Bellomo ­ speaker, A. Chauviere, E. De Angelis ­ speaker, Y. Dolak ­ speaker, S. Schmeizer ­ speaker, L. Preziosi ­ speaker, A. Tosin, Delitala).

­Engineering and Medical Care, Politecnico di Torino, Turin, Italy, November 7­8, 2005 (D. Ambrosi, S. Astanin ­ speaker, N. Bellomo, M. Chaplain ­ speaker, E. De Angelis, M. Delitala, L. Preziosi, A. Tosin ­ speaker).

­Integrazione di Sistemi Complessi in Biomedicina: Modelli, Simulazioni, Rappresentazioni, Bergamo, Italy, November 22­24, 2004 (D. Ambrosi ­ speaker, M. Delitala ­ speaker, L. Preziosi – speaker, A. Tosin).

­Conference   IMPA   on   Mathematical   Methods   and   Modeling   of   Biophysical Phenomena, Rio de Janeiro, Brazil, 5­11 March 2006 (N. Bellomo – invited lecture).

­Workshop   Mathematics   and   Life   Science,   June   5­9   2006,   Granada   Spain (N.Bellomo – invited lecture). 

Page 13: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

13

2. University of Nottingham, England

­MC2:   Putting   the   Knowledge   Based   Society   into   Practice,   University   of Manchester, UK, April 10­12, 2006 (J. Stamper ­ poster).

­IEEE International Symposium on Biomedical Imaging, Arlington, Virginia, USA, April 6­9, 2006 (H. M. Byrne ­ invited lecture).

­Second young researchers workshop, MBI Columbus, Ohio, USA, March 2006 (G. Sirito ­ poster).

­Meeting of  angiogenesis network,  University of  Nottingham, UK, March 27­28, 2006 (H. M. Byrne ­ invited lecture, T. Alarcon, M. R. Owen, J. Stamper ­ speaker).

­BBSRC workshop on ‘Vision for Systems Biology”, Exeter, UK, March 16­17, 2006 (H. M. Byrne, P. K. Maini ­ invited lecture).

­1st MMCOMNET Workshop: Measuring and Modelling Complex Networks Across Domains, Said Business School, Oxford, UK, October 20­21, 2005 (P. K. Maini).

­Integrative Biology Workshop, University of Oxford, UK, September 2005 (H. M. Byrne and P. K. Maini ­ invited lectures).

­Centre   for   the   Development   of   a   Virtual   Tumor   (investigator   meeting), Massachusetts General Hospital, March 25th 2005 (P. K. Maini).

­PCMI, Institute Programme in Mathematical Biology, Park City, Utah, USA, June 27 ­ July 15, 2005 (P. K. Maini, H. M. Byrne, D. Drasdo).

­47th British Applied Mathematics Colloquium, University of Liverpool, UK, April 4­7, 2005 (J. Stamper).

­London   Mathematical   Society,  British   Women   in   Mathematics   Day,   UK, September 2004 (H. M. Byrne ­ invited lecture).

­Biocomputation and Modelling in Physiology Workshop, Oxford, UK, September 2004 (H. M. Byrne and P. K. Maini ­ invited lectures).

3. Universidad Complutense Madrid, Spain

­Biomat: First Summer School on the Mathematics of development, Granada, June 6­14, 2005 (A. Bru ­ speaker, S. Faini, N. Bellomo, M. A. Herrero ­ organizer).

­International Conference on Free Boundary Problems, Coimbra, Portugal, May 30 ­  June 4, 2005 (A. Bru ­ speaker).

­Biannual Meeting of the RSME (Real Sociedad Matematica Espanola), Valencia, Spain, February 1­5, 2005 (A. Bru ­ speaker, M. A. Herrero ­ speaker).  

Page 14: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

14

4. Université Joseph Fourier, Grenoble, France South

­Congrès cardio­vasculaire, Printemps de la cardiologie,  Toulouse, France, May 10­13, 2006 (O. Haddad, R. Chotard­Ghodsnia, A. Leyrat, C. Verdier, A. Duperray).

­Post­Master   lectures,  Université   de  Séville,  Spain,  Mars  2006  (D.  Bresch,  E. Fernandez­Cara ­ organizer).

­Master Research  lectures, Ecole centrale de Paris, France, February 2006 (D. Bresch ­ invited speaker, Sonia Benhamida ­ organizer).

­Ecole   CEA­EDF­INRIA,   Numerical   simulations   of   blood   flows,   Vascular   and tissular   rheology,   Cellular   interactions   under   flow,   Rocquencourt,   France, December 6­9, 2005 (C. Verdier ­ invited speaker).

­Congrès Européen de Biomécanique, Bruxelles, Belgium, published in Comput Methods Biomech Biomed Engin., supp 1:131­2, September 2005 (O. Haddad, R. Chotard­Ghodsnia, A. Leyrat, C. Verdier, A. Duperray).

­The 12th International Congress of Biorheology (ICB), Chongqing, China, May 28 ­ June 2, 2005 (C. Verdier ­ invited lecture, R. Chotard­Ghodsnia, O. Haddad, A. Duperray, Q. Jin, P. Singh).

­2nd  Annual   European   Rheology   Conference   2005   (AERC   2005),   Grenoble, France, April 21­23, 2005 (C. Verdier, R. Chotard­Ghodsnia, A. Leyrat, A. Duperray, O. Haddad, Q. Jin, P. Singh).

­GDR   2670   “Interactions   Fluides   Structures   biologiques”,   Marseille,   France, January 18, 2005 (C. Verdier ­ invited lecture).

­PSMN   Workshop,   ENS   Lyon   (France),   January   17th  2005,   "Autour   de   la modélisation du cancer : aspects biomécaniques et angiogenèse (A. Duperray ­ speaker, C. Verdier ­ speaker).

5. Ecole Normale Supérieure, Paris, France North

­Congrès de la Société Francophone de Chronobiologie, Lyon, France, May 2006 (J. Clairambault).

­Workshop   "Recent   development   in   scientific   computing   for   medecine",   Lyon, France, May 2006 (J. Clairambault, F. Filbet).

­Mathematical   Biology,   Oberwolfach,   Germany,   May   2006   (V.   Calvez,   J. Clairambault, F. Filbet, B. Perthame).

­French­Japanese Workshop, University of Orsay, France, March 2006 (H. Zaag).

­Conference "Mathematics in the life sciences", Paris, France, September 2005 (J. Clairambault).

Page 15: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

15

­Plenary conference for the 6th International Workshop on Mathematical Aspects of Fluid and Plasma Dynamics', Kyoto, Japan, September 2005 (P. ­E. Jabin).

­Conference   ‘PDEs   and   stochastic   aspects’,   Evanston,   USA,   june   2005   (B. Perthame).

­French­Japanese Workshop, University of Orsay, France, June 2005 (H. Zaag).

­Conference HyKE­3, Rome, Italy, April 2005 (P. Gwiazda).

­37th congrès de  la  Société  Francaise de Chronobiologie,  Strasbourg,  France, April 2005 (J. Clairambault).

­Colloque de  l'Association de Chronobiologie Médicale, Aussois, France, March 2005 (J. Clairambault).

­Conference   IMPA   on   Mathematical   Methods   and   Modeling   of   Biophysical Phenomena, Angra dos Reis, Rio de Janeiro, Brazil, February 2005 (B. Perthame, H. Zaag).

­Minisymposium SIAM PDE04,  Houston,  USA,  December  2004  (P.  Gwiazda  ­ invited speaker).

­Workshop   "Dynamics   of   spatio­temporal   patterns   for   the   system   of   reaction­diffusion equations", Kyoto, Japan, October 2004 (H. Zaag).

6. University of Dundee, Scotland

­Current Research in Mathematical Biology, Royal Society of Edinburgh and Royal Swedish   Academy   of   Sciences   Joint   Conference,   Kelvin   Gallery,   University   of Glasgow, November 2004 (M. Chaplain ­ invited plenary speaker).

­Annual Meeting of the Society of Mathematical Biology, University of Michigan, USA July/August 2004 (M. Chaplain ­ speaker, A. Anderson ­ speaker).

7. University of Witten/Herdecke, Germany West

­Seminar on Tumor Growth, University of Warsaw, Poland, October 2005 (M. J. Piotrowska ­ speaker).

­Dynamical Diseases, Hospital Haar, Germany, October 2005 (U. an der Heiden ­ invited lecture).

­Synergetics of the Brain, University of Krems, Austria, June 23­26, 2005 (U. an der Heiden ­ invited lecture).

­Systems Theory and Brain Diseases, Hospital Haar, Germany, February 25, 2005 

Page 16: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

16

(U. an der Heiden ­ invited lecture).

9. Warsaw University, Poland

­Gliwice Scientific Meetings, Gliwice, Poland, November 18­19, 2005 (P. Getto  ­ speaker, A. Swierniak). 

­Conference on Sobolev Inequalities ­ Various Points of View, Male Ciche, Poland, June 16­19, 2005 (C. Morales­Rodrigo ­ speaker).

10. Institute for Medical BioMathematics, Israel

­ARCC workshop on "The Modeling of Cancer Progression and Immunotherapy", Palo Alto, CA,USA, December 12­16, 2005 (N. Kalev­Kronik ­ speaker).

­AIM Research Conference Center (ARCC), Palo Alto, CA, USA, December 12­16, 2005 (Z. Agur ­ invited speaker).

­"Therapeutic Applications of Computational Biology ", Cambridge, UK, September 4­6, 2005 (Z. Agur ­ invited speaker).

­“Clinical   Trials   in   Cancer”,   London,   UK,   June   20­21,   2005   (Z.   Agur   ­   invited speaker).

­Medical   Informatics   &   Technologies   2004,   IX   international   conference, Miedzybrodzie Zywieckie, Poland, October 11­14, 2004 (Z. Agur ­ invited speaker).

­Medical   Informatics   Technologies   2004,   IX   international   conference, Miedzybrodzie Zywieckie, Poland, October 11, 2004 (Z. Agur ­ invited speaker, Y. Kheifetz ­ speaker).

­Miniworkshop   on   Mathematical   Modelling   in   Cancer   Chemotherapy,   Gliwice, Poland, October 18, 2004 (Z. Agur – speaker, Y. Kogan – invited speaker).

­A mini session “Employing biomathematical modelling in drug development and clinical practice: feasibility and concerns”  in Joint Conference MPD7­DeStoBio3, Trento, Italy, June 2004 (Z. Agur and V. Vainstein ­ organization and chairmanship).

11. Foundation for Research and Technology, Crete, Greece

­Cell Migration in Health and Disease, Bioacademy of Athens (IIBEAA),  Greece, March 20, 2006 (E. Mylona ­ invited speaker).

­National Cancer Institute­Integrative Cancer Biology Program, Berkeley, CA, USA, October 23rd 2005 (D. Manoussaki).

Page 17: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

17

­Vanderbilt Integrative Cancer Biology Center, Nashville, TN, USA, October 2005 (D. Manoussaki ­ invited speaker).

­Skeletal muscle microenvironment in motion: key players and pathways, IMBB­FORTH, October 26, 2005 (E. Mylona ­ invited speaker).

­3rd Symposium on Computational Cell Biology, Lenox, Massachusett (USA), 19­23 March 2005 (D. Manoussaki).

­Department of Mathematics, Vanderbilt University, Nashville, TN, USA, January 2005, (D. Manoussaki).

­Center   for   Cell   Dynamics,   Friday   Harbor,   WA,   USA,   September   2004   (D. Manoussaki).

­Biomathematics Study Group, Vanderbilt University, Nashville, TN, USA, February 2004 (D. Manoussaki ­ invited speaker).

12. Technical University of Dresden, Germany E.

­7th  International Conference on Cooperative Control and Optimization, Florida, USA, January 31­February 2, 2006 (H. Hatzikirou).

­Workshop on Applications of  Methods of  Stochastic Systems and Statistical Physics in Biology, Notre Dame, Indiana, October 28­30, 2005 (A. Deutsch – speaker)

­Tagung Deutsch­Griechische Forschung 2005,  Berlin,  Germany,  October 14, 2005 (H. Hatzikirou ­ speaker).

­International Conference on Theoretical Physics, Moscow, Russia, April 11­16, 2005 (A. Deutsch ­ speaker).

­Workshop of   the EU­RTD Bison project,  Dresden, Germany, January 17­18, 2005 (A. Deutsch ­ speaker).

­Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology, Hiroshima, Japan, September 21­ 25, 2004 (A. Deutsch ­ speaker).

­9th Conference on Artificial Life (ALife9), Boston, MA, USA, September 12­15, 2004 (D. Basanta ­ speaker).

­NASA/DoD  Conference   on   Evolvable   Hardware,   Seattle,   Washington,   USA, June 24­26, 2004 (D. Basanta ­ speaker).

­International   workshop   on   self­properties   in   complex   information   systems, Bertinoro, Italy, May 31 ­ June 2, 2004 (A. Deutsch ­speaker).

Page 18: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

18

Internal mobility of the project

Scientific   exchange   among   partner   (excluding   recruited   researchers,   reported   in Section 3, and visits strictly related to workshop participations):

­Z. Agur visits Poland in October 2004.

­T. Alarcon visits Madrid in September 2005 and March 2006.

­N. Bellomo visits Paris ENS in March 2005, and Spain in June 2005.

­M.   Bodnar   visits   Madrid   in   November   2004   and   May   2005   and   Leipzig   in February/March 2006.

­A. Bru visits Dresden in February 2006.

­M. Chaplain visits Warsaw in December 2004 and Turin in November 2005

­A. Deutsch visits Madrid in January 2006 and Turin in March 2006.

­U. Forys visits Bene Ataroth in August 2004 and November/December 2005.

­M. Herrero visits Dundee in June 2004 and Firenze in  August 2005.

­P. E. Jabin visits Turin, one week in 2004.

­R. Kowalczyk visits Turin in November 2004 and March 2005.

­M. Lachowicz visits Dundee in October 2004 and December 2005, Turin on March 2005 and October 2005.

­P. Maini visits Paris (ENS) in November 2005.

­E. Mamontov visits Turin in September 2005.

­B. Perthame visits Warsaw in September 2005 and Grenoble on April 2006.

­L. Preziosi visits Grenoble in March 2005 and Paris (Ecole Polytechnique) in May 2006.

­B. Ribba visits Torino in Marhc, april and May 2006

­Z. Szymanska visits Dundee in October 2004.

­C. Verdier visits Turin in May 2006.

­D. Ambrosi visits Grenoble in March 2006.

­J. Galle visits Torino in January 2006

Page 19: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

19

Page 20: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

20

Scientific papers 

List of the papers accepted for publication and published by people involved in the project after June 2004 on relevant subject. Manuscripts just submitted will appear in forthcoming reports.

Publications involving researchers recruited in the RTN

­  A. Chauviere  and I. Brazzoli,  On the discrete kinetic theory for active particles ­ Mathematical tools, Math. Comp. Model., in press (2006).

­ L. Preziosi and S. Astanin, Modelling the formation of capillaries, Complex Systems in Biomedicine, L. Formaggia and A. Veneziani Eds., Springer (2006).

­ A. Bru, D. Casero, S. De Franciscis and M. A. Herrero, Fractal analysis of tumour growth, Math. Comp. Model., in press (2006).

­  P. Gwiazda  and B. Perthame, Invariants and exponential  rate of convergence to steady state in the renewal equation. Markov Processes and Related Fields, in press (2006).

­ M. J. Piotrowska, Hopf bifurcation for ordinary differential equations with two delays (with application to solid avascular tumor growth), Bulletin of Math. Biology, in press (2006).

­  M. Piotrowska, D. Widera, B. Kaltschmidt, U. an der Heiden and C. Kaltschmidt, Mathematical  model   for  NF­κB driven  proliferation  of  adult  neural  stem cells,  Cell Proliferation (the Journal of The Cell Kinetics Society, The European Study Group for Cell Proliferation and The International Cell Cycle Society), in press (2006).

­    M. J.  Piotrowska,  Activator­   inhibitor  system with  delay  and pattern   formation, Mathematical & Computer Modelling, 42, 123­131 (2005).

­  U.  Forys and  M. J.  Piotrowska,  Time delays  in  solid avascular   tumour  growth, Proceedings of the tenth National Conference on Application of Mathematics in Biology and Medecine, Swiety Krzyz, 43­54 (September 22­25, 2004).

­  E.  Mamontov,  A.  V.  Koptioug and  K. Psiuk­Maksymowicz,  The minimal  phase­transition   model   for   the   cell­number   maintenance   by   the   hyperplasia­extended homeorhesis, Acta Biotheoretica, 54(2), in press (2006).

− E. vian Academy oMamontov, K. Psiuk­Maksymowicz and A. Koptioug, Stochastic mechanics in the context of the properties of living systems, Math. Comput. Modelling, in press (2006).

Page 21: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

21

− E. Mamontov, K. Psiuk­Maksymowicz and A. Koptioug, What stochastic mechanics are relevant to the study of  living systems ?, Proceedings of the Latf Sciences, 59 (6/641), 20­27 (2005).

 ­ G. Litcanu and J. J. L. Velazquez, Singular perturbation analysis of cAMP signalling in Dictyostelium discoideum aggregates, J. Math. Biol., in press (2006).

­ S. Bernard, B. Cajavec, L. Pujo­menjouet, M. C. Mackey and H. Herzel, Modeling transcriptional feedback loops: The role of Gro/TLE1 in Hes1 oscillations, Phil. Trans. Roy. Soc. A, in press (2006).

­  B. Cajavec, H. Herzel and  S. Bernard,  Death of neuronal clusters contributes to variance of age at onset in Huntington’s disease, Neurogenetics, 7(1), 21­25 (2006).

­ S. K. Tsivitse, E. Mylona, J. M. Peterson, W.T. Gunning and F. X. Pizza, Mechanical loading and injury induce human myotubes to release neutrophil chemoattractants, Am. J. Physiol. ­ Cell Physiol., 288, C721­729 (2005).

­ H. Hatzikirou and K. Zuberbuehler, Multiple discontinuities in nonhuman vocal tracts ­ A reply, J. Hum. Evol., 50(2), 222­225 (2006).

−H.   Hatzikirou,   A. Deutsch,   C. Schaller,   M. Simon   and   K. Swanson,   Mathematical modelling of glioblastoma tumour development: a review, Math. Mod. Meth. Appl. Sc., 15(11), 1779­1794 (2005).

­  D.   Basanta,  M.   A.   Miodownik,  E.   A.   Holm  and   P.   J.   Bentley,   Investigating   the evolvability   of   biologically­inspired   CA,   Proceedings   of   the   workshops   of   the   9th conference on Artificial Life (ALife9), Boston, MA, USA, September 12­15 (2004).

­  D.   Basanta,   M.   A.   Miodownik,   E.   A.   Holm   and   P.   J.   Bentley,   Evolving   3D microstructures using a genetic  algorithm,  Proceedings of   the second  international conference on recrystallization and grain growth, August 30 ­ September 3 (2004).

­  D. Basanta, P. J. Bentley, M. A. Miodownik and E. A. Holm, Evolving and growing microstructures of materials using biologically inspired CA, Proceedings of the 2004 NASA/DoD Conference on Evolvable Hardware, Seattle, Washington, USA, June 24­26 (2004).

Publications involving researchers belonging to two different teams or more

­ N. Bellomo and A. Bellouquid, On the onset of non­linearity for diffusion models of biological materials by asymptotic analysis, Int. J. Nonlinear Mechanics, 41, 281­293 (2006). [Italy – France N]

­   N.   Bellomo,   A.   Bellouquid   and   M.   Herrero,   From   microscopic   to   macroscopic description of multicellular systems and biological growing tissues, Comp. Math. with Appl., in press (2006). [Italy – France N – Spain]

Page 22: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

22

­ A. Bellouquid and M. Delitala, Modelling complex biological systems: a kinetic theory approach, Birkhauser (Boston), in press (2006). [Italy – France N]

­ M. Chaplain, L. Graziano and L. Preziosi, Mathematical modelling of the loss of tissue compression responsiveness and  its  role  in solid  tumour development,  Math. Med. Biol., in press (2006). [ Scotland – Italy]

­ M. Bodnar and J. J. L. Velazquez, An integro­differential equation arising as a limit of individual   cell­based   models,   Journal   of   Differential   equations,   in   press   (2006). [ Poland – Spain]

­  A.   Stephanou,   S.   R.   McDougall,   A.   R.   A.   Anderson   and   M.   A.   J.   Chaplain, Mathematical   modelling   of   the   influence   of   blood   rheological   properties   upon adaptative   tumour­induced   angiogenesis,   Journal   of   Mathematical   and   Computer Modelling, in press (2006).  [France S – Scotland] 

­  V.   Calvez   and   J.   A.   Carrillo,   Volume   effects   in   the   Keller­Segel   model:   energy estimates   preventing   blow­up,   Journal   de   Mathematiques   Pures   et   Appliquees,   in press (2006). [France N – Spain]

­  N. Bellomo and P. Maini,  Preface (Special issue on cancer modelling), Math. Mod. Meth. Appl. Sci., 15 (11), iii­viii (2005). [Italy – England]

­  A.  Bellouquid and M. Delitala,  Mathematical  methods and  tools of  kinetic   theory towards modelling complex biological systems, Math. Mod. Meth. Appl. Sci., 15  (11), 1639­1666 (2005). [France N – Italy]

­ E. De Angelis and P.­E. Jabin, Mathematical models of therapeutical actions related to tumour and immune system competition, Math. Mod. Meth. Appl. Sci., 28 (17), 2061­2083 (2005). [Italy – France N]

­ M. Bodnar and J. J. L. Velazquez, Derivation of macroscopic equations for individual cell based models, Math. Meth. Appl. Sci., 28, 1757­1779 (2005). [Poland – Spain]

­  A.   Stephanou,   S.   R.   McDougall,   A.   R.   A.   Anderson   and   M.   A.   J.   Chaplain, Mathematical modelling of flow in 2D and 3D networks: application to anti­angiogenic and   chemotherapeutic   drug   strategies,   Journal   of   Mathematical   and   Computer Modelling, 41, 1137­56 (2005). [ France S – Scotland]

­ L. Arlotti,  A. Deutsch and M. Lachowicz, On a discrete Boltzmann­type model of swarming,  Math.  Comput.  Model.,  41,  10,  1193­1201  (2005).   [Italy –  Germany E – Poland]

­ U. Forys, Y. Kheifetz and Y. Kogan, Critical point analysis for three­dimensional cancer angiogenesis models, Math. Biosci. and Eng., 2(3), 511­525 (2005). [Poland – Israel]

­  B. Ribba, K. Marron, T. Alarcon, P. K. Maini and Z. Agur, A mathematical model of doxorubicin treatment efficacy for non­Hodgkin’s lymphoma: Investigation of the current 

Page 23: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

23

protocol   through   theoretical   modelling   results,  Bull.  Math.   Biol.,  67,   79­99   (2005). [France S ­ Israel – England]

­  A.   Deutsch   and   S.   Dormann,   Cellular   automaton   modeling   of   biological   pattern formation, with a foreword by P. K. Maini, Boston Birkhauser (2005).  [Germany E – England]

­  N. Bellomo, A. Bellouquid and M. Delitala,  Mathematical   topics on  the modelling complex multicellular systems and tumor immune cells competition, Math. Mod. Meth. Appl. Sci., 14, 1683­1733 (2004). [Italy – France N]

­  A.  Stephanou,  M.  A.  J.  Chaplain and P.  Tracqui,  A  mathematical  model   for   the dynamics   of   large   membrane   deformations   of   isolated   fibroblasts,   Bulletin   of Mathematical Biology, 66, 1119­54 (2004).  [France S – Scotland]

­  B. Ribba, T. Alarcon, K. Marron, P. K. Maini and Z. Agur, The use of hybrid cellular automata models for improving cancer therapy, Lecture Notes in Computer Science, P. M. A. Sloot, B. Chopard and A. G. Hoekstra Eds, 3305, 444­453, ACRI (2004). [France S ­ Israel – England]

­  T.  Katsaounis,  B.  Perthame and C.  Simeoni,  Upwinding sources at   interfaces  in conservation laws, Applied Mathematics Letters, 17, 309­316 (2004).  [Greece – France N]

­  H.  Enderling,  A. R. A.  Anderson, M. A.  J.  Chaplain,  A. J.  Munro and J.  Vaidya, Mathematical modelling of radiotherapy strategies for early breast cancer treatment, J. theor. Biol., in press (2006). [Germany E ­ Scotland]

­  M. A. J.  Chaplain and G. Lolas, Mathematical modelling of cancer cell invasion of tissue:   The   role   of   the   urokinase   plasminogen   activation   system,   Math.   Modell. Methods. Appl. Sci., 15, 1685­1734 (2005). [Scotland ­ Greece]

Other papers by people involved in the RTN

1. Politecnico di Torino, Italy

­  E.  De  Angelis  and   M.   Delitala,   Modelling  complex   systems  in  applied  sciences methods and tools of the mathematical kinetic theory for active particles, Math. Comp. Model., in press (2006).

­  A.   Tosin,   D.   Ambrosi   and   L.   Preziosi,   Mechanics   and   chemotaxis   in   the morphogenesis of vascular networks, Bull. Math. Biol., in press (2006).

­  L. Fusi, A. Farina and D. Ambrosi, Mathematical modelling of a solid­liquid mixture with mass exchange between the constituents, Math. Mech. Solids, in press (2006).

­  D. Ambrosi and F. Guana, Stress modulated growth,  Math. Mech. Solids, in press (2006). 

Page 24: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

24

­  D. Ambrosi,  F. Bussolino and L. Preziosi,  A review of vasculogenesis models, J. Theor. Med., 6, 1­19 (2005).

­ N. Bellomo and E. De Angelis, Preface (Special issue on modelling complex systems in molecular biology and tumor dynamics and control), Math.  Comp. Model., 41 (10), xiii­xv (2005).

­  D. Ambrosi, A. Gamba and G. Serini, Cell directionality and chemotaxis in vascular morphogenesis, Bull. Math. Biol., 66, 1851­1873 (2004).

­ D. Ambrosi and F. Mollica, The role of stress in the growth of a multicell spheroid, J. Math. Biol., 48, 477­499 (2004).

­ F. Castiglione and B. Piccoli. Optimal control in a model of dendritic cell transfection cancer immunotherapy. Bull. Math. Biol. to appear (2006)

­ M. Bernaschi and F. Castiglione. HIV­1 strategies of immune evasion. Int J Mod Phys C, 16(12), 2006.

­ S. Motta, F Castiglione, P.­L. Lollini, and F. Pappalardo. Modeling and simulation of cancer immunoprevention vaccine. Immunome Research. 1:5 2005. 

­ F. Castiglione and A. Liso. The role of computational models in designing vaccination strategies. Immunopharmacology and Immunotoxicology, 27(3), 417­432, 2005 

−F.  Pappalardo,  P.­L.  Lollini,  F  Castiglione,  S.  Motta.  Modelling  and Simulation  of Cancer Immunoprevention Vaccine. Bioinformatics, 21(12):2891­2897 (2005).  

−F Castiglione, F. Toschi, M. Bernaschi, S. Succi, R. Benedetti, B. Falini and A. Liso. Computational modeling of the immune response to tumor antigens: implications for vaccination. J. Theo. Biol, Vol 237/4 pp 390­400 (2005)

­  A.   Bertuzzi,   A.   Fasano,   A.   Gandolfi,   C.   Sinisgalli,   "Interstitial   pressure   and extracellular fluid motion in tumor cords". Math. Biosci. Engng. 2, 445­460 (2005). 

­  A.   Bertuzzi,   A.   Fasano,   A.   Gandolfi,   "A   mathematical   model   for   tumor   cords incorporating the flow of interstitial fluid". Math. Mod. Meth.  Appl. Sci. 15, 1735­1777 (2005).

2. University of Nottingham, England

­  H. M. Byrne, M. R. Owen, T. Alarcon and P. K. Maini, Cancer disease: integrative modelling approaches,  IEEE International Symposium on Biomedical   Imaging:  from nano to micro, 806­809 (2006).

­ H. M. Byrne, T. Alarcon, M. R. Owen, S. D. Webb and P.K. Maini, Modelling aspects of cancer dynamics: a review, Proc. Roy. Soc. Lond. A, in press (2006).

­ G. Lemon, J. R. King, H. M. Byrne, O. E. Jensen and K. E. Shakesheff, Mathematical modelling of engineered tissue growth using a multiphase porous flow mixture theory, J. Math. Biol., 52, 571—594 (2006). 

­ I. M. van Leeuwen, H. M. Byrne, O. E. Jensen and J. R. King, Crypt dynamics and 

Page 25: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

25

colorectal cancer: advances in mathematical modelling, Cell Prolif., in press (2006). ­  P. K. Maini and R. A. Gatenby, Some mathematical challenges and approaches in cancer, Cancer Bioinformatics: From Therapy Design to Treatment, S. Nagl (Eds), John Wiley and Sons Ltd., 95­107 (2006).

­ B. Marchant, J. Norbury and H. M. Byrne, Biphasic behaviour in malignant invasion, Math. Med. Biol., in press (2006).

­ A. A. Neville, P. C. Matthews and H. M. Byrne, Interactions between pattern formation and domain growth, Bull. Math. Biol., in press (2006).

­  E.   S.   Norris,   J.   R.   King   and   H.   M.   Byrne,   Modelling   the   response   of   spatially structured tumours to chemotherapy: drug kinetics,  Math. Comp. Mod., 43, 820­837 (2006).

­ T. Roose, S. J. Chapman and P. K. Maini, Mathematical models of avascular tumour growth: A review, SIAM Review, in press (2006).

­  T. Alarcon, H. M. Byrne and P. K. Maini, A multiple scale model for tumour growth, SIAM J. Multiscale Model. Simul., 3, 440­475 (2005).

­  T. Alarcon, H. M. Byrne and P. K. Maini, A design principle for vascular beds: the effects of complex blood rheology, Microvasc. Res., 69, 156­172 (2005).

­  T. Alarcon, H. M. Byrne, P. K. Maini and J. Panovska, Mathematical modelling of angiogenesis   and   vascular   adaptation,  Multidisciplinary   approaches   to   theory   in medicine (Studies in Multidisciplinarity, Volume 3; editors: R. Paton and L. McNamara, Elsevier), 369­387 (2005).

­ S. J. Franks, H. M. Byrne, J. C. E. Underwood and C. E. Lewis, Biological inferences from a mathematical model of comedo duct carcinoma in situ of the breast, J. theor. Biol., 232, 523­543 (2005).

­ K. Smallbone, D. J. Gavaghan, R. A. Gatenby and P. K. Maini, The role of acidity in solid tumour growth and invasion, J. Theor. Biol., 235, 476­484 (2005). 

­  T. Alarcon, H. M. Byrne and P. K. Maini, Towards whole organ modelling of tumour growth, Prog. Biophys. Mol. Biol., 85, 451­472 (2004). ­  T. Alarcon, H. M. Byrne and P. K. Maini, A mathematical  model of  the effects of hypoxia on  the cell­cycle of  normal  and cancer cells,  J.  Theor. Biol.,  229, 395­411 (2004).

­ H. M. Byrne, T. Alarcon and P. K. Maini, Cancer modelling: getting to the heart of the problem, J. Physiol. 561P, SA9 (2004).

­ H. M. Byrne and M. R. Owen, A new interpretation of the Keller­Segel model based on multiphase modelling, J. Math. Biol., 49, 604­626 (2004).

­  M. R. Owen, H. M. Byrne and C. E. Lewis, Mathematical modelling of the use of 

Page 26: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

26

macrophages as vehicles for drug delivery to hypoxic tumour sites, J. Theor. Biol., 226, 377­391 (2004).

3. Universidad Complutense Madrid, Spain

­  A. Bru and M. A. Herrero. From the physical   laws of  tumour growth to modeling cancer phenomena, Math. Mod. Meth. Appl. Sci., in press (2006).

­ M. A. Herrero and L. Sastre, Models of aggregation in Dictyostelium discoideum: on the track of spiral waves, Net. and Het. Media, in press (2006).

­  M. A. Herrero and J. M. Lopez,  Bone formation: biological aspects and modelling problems, J. Theor. Medicine, 6 (1), 41­55 (2005).

4. Université Joseph Fourier, Grenoble, France South

­ R. Chotard­Ghodsnia, O. Haddad, A. Leyrat, A. Drochon, C. Verdier and A. Duperray, Morphological analysis of tumor cell/endothelial cell interactions under shear flow, J. Biomechanics, in press (2006).

­ B. Ribba, T. Colin and S. Schnell. A multiscale mathematical model of cancer, and its use in analyzing irradiation therapies, Theor. Biol. Med. Model., 3, 7 (2006).

­ R. Chotard­Ghodsnia and C. Verdier, Rheology of living materials, Birkhauser Series “Modeling and Simulation in Sciences, Engineering, and Technology”, N. Bellomo Eds, in press (2006).

­  Q. Jin, P. Singh, N. Aubry, A. Duperray and C. Verdier, Modeling the 3D­rolling and deformation of a circulating cell adhering onto an adhesive wall under flow, J. Fluid Engineering, in press (2006).

­  O. Collin, P. Tracqui, A. Stephanou, Y. Usson, J. Clement­Lacroix and E. Planus, Spatio­temporal dynamic of actin­rich adhesion microdomain:  influence of substrate flexibility, Journal of Cell Science, in press (2006).

­ C. Misbah, Vacillating breathing and tumbling of vesicles under shear flow, Phys. Rev. Letters, 96, 028104 (2006).

­  E.   Canetta,   A.   Leyrat,   C.   Verdier   and   A.   Duperray,   Measuring   cell   viscoelastic properties using a force spectrometer: influence of the protein­cytoplasm interactions, Biorheology, 42(5), 321­333 (2005).

­  J.   Beaucourt,   T.   Biben   and   C.   Verdier,   Elongation   and   burst   of   axisymmetric viscoelastic droplets: a numerical study, Phys. Rev. E ­ Stat. Nonlin. Soft. Matter Phys., 71(6 Pt 2), 066309 (2005).

­ C. Verdier, Review : Rheological properties of living materials. From cells to tissues, J. Theoretical Medicine, 5(2), 67­91 (2004).

Page 27: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

27

 ­  V. Vitkova,  M. Mader and T.  Podgorski,  Deformation of  vesicles passing  through capillaries, Europhys. Letters, 68(3), 398­404 (2004).

5. Ecole Normale Supérieure, Paris, France North

­  V. Calvez and B. Perthame, A Lyapunov function for a two­chemical version of the chemotaxis model, BIT Numerical Mathematics, in press (2006).

­  L. Corrias and B. Perthame, Critical space for the parabolic­parabolic Keller­Segel model in R^d, C. R. Acad. Sci. Paris, Série Mathématique, in press (2006).

­  A.  Blanchet,  J.  Dolbeault  and B.  Perthame, Two­dimensional  Keller­Segel  model: Optimal critical mass and qualitative properties of the solutions, Elec. J. Diff. Eq., in press (2006).

­ J. Clairambault, P. Michel and B. Perthame, Circadian rhythm and tumour growth, C. R.   Acad.   Sci.   Paris,   Mathématique,   342(1):17­22  (2006)   and   Proceedings   of   the ECMTB'05, Dresden, in press (2006). ­  Ph. Michel, General relative entropy in a nonlinear McKendrick model,  Math. Mod. Meth. Appl. Sci. (special issue), in press (2006).

­  F.   Filbet,   P.   Laurencot   and   B.   Perthame,   Derivation   of   hyperbolic   models   for chemosensitive movement, J. Math. Biol., 50, 189­207 (2005).

­  F.   Filbet,   C.­W.   Shu,   Approximation   of   hyperbolic   models   for   chemosensitive movement, SIAM J. Sci. Comput., 27, 850­872 (2005).

­  P.  Michel,  S.  Mischler  and  B.  Perthame,  General   relative  entropy   inequality:   an illustration on growth models, J. Math. Pures et Appl., 84, 9, 1235­1260 (2005).

­ O. Diekmann, P.­E. Jabin, S. Mischler and B. Perthame, The dynamics of adaptation: an illuminating example and a Hamilton­Jacobi approach, Th. Pop. Biol., 67(4), 257­271 (2005).

­  C. Basdevant, J. Clairambault and F. Levy, Optimisation of time­scheduled regimen for anti­cancer drug infusion, ESAIM:M2AN, 39(6), 1069­1086 (2005).

­  L.  Corrias,  B.  Perthame and H. Zaag,  Global  solutions of  some chemotaxis and angiogenesis systems in high space dimensions, Milan J. Math., 72, 1­29 (2004).

6. University of Dundee, Scotland

­ M. A. J. Chaplain, Mathematical Modeling of Tumor Growth, Springer (2006)

­ M. A. J. Chaplain, S .R. McDougall and A. R. A. Anderson, Mathematical modelling of 

Page 28: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

28

tumor­induced angiogenesis, Annu. Rev. Biomed. Eng., in press (2006).

­  A.  Gerisch and M. A.  J.  Chaplain,  Robust  numerical  methods  for   taxis­diffusion­reaction systems: Applications to biomedical problems, Math. Comput. Modell., 43, 49­75 (2006).

­ S. R. McDougall, A. R. A. Anderson and M. A. J. Chaplain, Mathematical modelling of dynamic adaptive tumour­induced angiogenesis: Clinical implications and therapeutic targeting strategies, J. theor. Biol., in press (2006).

­ S. L. Schor, I. R. Ellis, K. Harada, K. Motegi, A. R. A. Anderson, M. A. J. Chaplain, R. P. Keatch and A. M. Schor, A novel sandwich assay for quantifying chemo­regulated cell migration within 3­dimensional matrices: Wound healing cytokines exhibit distinct motogenic activities compared to the transmembrane assay, Cell Motil. Cytoskel., in press (2006).

­  A.  R.  A.  Anderson,  A hybrid mathematical  model  of  solid   tumour   invasion:  The importance of cell adhesion, Math. Med. Biol., 22, 163­186 (2005).

­ J. Valenciano and M. A. J. Chaplain, A Laguerre­Legendre spectral element method for the solution of partial differential equations on infinite domains: Application to the diffusion of tumour angiogenesis factors, Math. Comp. Modell., 41, 1171­1192 (2005).

­ A. Matzavinos and M. A. J. Chaplain, Travelling wave analysis of a model of  the immune response to cancer, C. R. Biologies, 327, 995­1008 (2004).

­ A. Matzavinos, M. A. J. Chaplain and V. Kuznetsov, Mathematical modelling of the spatio­temporal  response of cytotoxic T­lymphocytes  to a solid  tumour,  Math.  Med. Biol., 21, 1­34 (2004).

­  J.  Valenciano and M.  A.  J.  Chaplain,  An explicit  subparametric spectral  element method   of   lines   applied   to   a   tumour   angiogenesis   system   of   partial   differential equations, Math. Modell. Meth. Appl. Sci., 14, 165­187 (2004).

7. University of Witten/Herdecke, Germany West

­  U. an der Heiden, Schizophrenia as a dynamical disease,  Pharmacopsychiatry, 39, Suppl. 1, 36 ­ 42 (2006).

­  V. Garib, K. Lang, B. Niggemann, K. S Zaenker, L. Brandt and T. Dittmar, Propofol­induced   calcium   signalling   and   actin   recognization   within   breast   carcinoma   cells, European Journal of Anaesthesiology, 22, 609­615 (2005).

­  P.  Bastian,  K.  Lang,  B.  Niggemann,  K.  S.  Zaenker  and F.  Entschladen,  Myosin regulation in the migration of tumor cells and leukocytes within a three­dimensional collagen matrix, Cellular and Molecular Life Sciences, 62, 65­76 (2005).

­  F. Tretter and U. an der Heiden, Environment and health from a system­theoretic perspective II: Systemic Modelling, Umweltmed. Forsch. Prax., 9, 21­30 (2004).

Page 29: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

29

­  B. Niggemann, T. L. T. Drell, J. Joseph, C. Weidt, K. Lang, K. S. Zaenker and F. Entschladen, Tumor cell locomotion: differential dynamics of spontaneous and induced migration in a 3D collagen matrix, Exp. Cell Res., 298(1), 178­187 (2004).

8. University of Gothenburg, Sweden

­  E.   Mamontov,   Nonstationary   invariant   distributions   and   the   hydrodynamic­style generalization of  the Kolmogorov­forward/Fokker­Planck equation,  Appl.  Math. Lett., 18(9), 976­982 (2005).

9. Warsaw University, Poland

­ U. Forys, J. Waniewski and P. Zhivkov, Anti­tumor immunity and tumor anti­immunity in a mathematical model of tumor immunotherapy, JBS, 14(1), 1­18 (2006).

­  M. Bodnar and U. Forys, Time delay in necrotic core formation, Math. Biosci. and Eng., 2(3), 461­472 (2005).

­  U.   Forys,   Stability   analysis   and   comparison   of   the   models   for   carcinogenesis mutations in the case of two stages of mutations, Journal of Applied Analysis, 11(2), 283­302 (2005). 

­ U. Forys, Time delays in one­stage models for carcinogenesis mutations, Proceeding of   the   11th   National   Conference   on   Application   of   Mathematics   in   Biology   and Medicine, Zawoja, 13­18 (September 21­24, 2005).  

­  U. Forys and A. Mokwa­Borkowska, Solid tumour growth: Analysis of necrotic core formation, Math. Comp. Model., 42, 593­600 (2005).

­  B.   Jasrzab,   M.   Wiench,   K.   Fujarewicz,   K.   Simek,   M.   Jasrzab,   M.   Oczko­Wojciechowska, J. Wloch, A. Czarniecka, E. Chmielik, D. Lange, A. Pawlaczek, S. Szpak,   E.   Gubala   and   A.   Swierniak,   Gene   expression   profile   of   papillary   thyroid cancer:   Sources   of   variability   and   diagnostic   implications,   Cancer   Res.,   65(4) (February 15, 2005).

­ R. Kowalczyk, Preventing blow­up in a chemotaxis model., J. Math. Anal. Appl., 305, 566­588 (2005).

­ M. Lachowicz, General population systems: Macroscopic limit of a class of stochastic semigroups, J. Math. Anal. Appl., 307/2, 585­605 (2005).

­  M. Lachowicz, Micro and meso scales of description corresponding to a model of tissue  invasion by solid  tumours,  Math.  Models Methods Appl.  Sci.,  15,  1667­1683 (2005).

­ M. Lachowicz, Stochastic semigroups and coagulation equations, Ukrainian Math. J., 57, 6, 770­776 (2005).

­  M.   Bodnar   and   U.   Forys,   Time   delay   in   a   model   of   necrotic   core   formation, 

Page 30: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

30

Proceedings of the tenth National Conference on Application of Mathematics in Biology and Medecine, Swiety Krzyz, 13­18 (September 22­25, 2004).

­ U. Forys, Comparison of the models for carcinogenesis mutations ­ one­stage case, Proceedings of the tenth National Conference on Application of Mathematics in Biology and Medecine, Swiety Krzyz, 37­42 (September 22­25, 2004).

­ K. Fujarewicz, M. Kimmel and A. Swierniak, On fitting of mathematical models of cell signaling pathways using adjoint systems, Math. Bios. Eng., 1, 1 (June 2004).  

­  R.   Kowalczyk,   Blow  up   control   in   chemotaxis   model,   Proceedings   on   the   tenth National Conference on Application of Mathematics in Biology and Medecine, Swiety Krzyz (September 22­25, 2004).

­  M. Lachowicz, A model of swarming and its macroscopic limit, Proceedings of the tenth National Conference on Application of Mathematics in Biology and Medecine, Swiety Krzyz, 113­117 (September 22­25, 2004).

­  J. Polanska, Statistical evaluation of familiar risk factors in Type 1 Diabetes, J. Biol. Systems, 12, 4, 457­470 (2004).

­  A. Swierniak and J. Smieja, Analysis and optimization of drug resistant and phase specific cancer chemotherapy models, Math. Bios. Eng., 1, 1 (June 2004).

­ Z. Szymanska and M. Galach, A mathematical model of tumour metastasis formation, Proceedings of the tenth National Conference on Application of Mathematics in Biology and Medecine, Swiety Krzyz, 207­212 (September 22­25, 2004).

10. Institute for Medical BioMathematics, Israel

­  Z.  Agur,  R.  Hassin and S.  Levy,  Optimizing chemotherapy scheduling using  local search heuristics, Operations Research, in press (2006).

­ Z. Agur and Y. Kheifetz, Resonance and anti­resonance: from mathematical theory to clinical cancer treatment design, in "Handbook of cancer models with applications to cancer screening,  cancer  traetment and risk assessment"  World Scientific,   in press (2006).

­  Y.   Kheifetz,   Y.   Kogan   and   Z.   Agur,  Long­range   predictability   in   models   of   cell populations   subjected   to   phase­specific   drugs:   Growth­rate   approximation   using properties of positive compact operators, Math. Mod. Meth. Appl. Sci., in press (2006).

­  L.  Arakelyan,  Y.  Merbl  and Z.  Agur,  Vessel  maturation effects on  tumour growth: validation of a computer model in implanted human ovarian carcinoma spheroids, Eur. Jour. Cancer, 41, 159­167 (2005).

Page 31: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

31

­ E. V. Presnov and Z. Agur,  The role of time­delays, slow processes and chaos in modulating   the  cell   cycle   clock,  Mathematical   Biosc.  and   Engin.,  2(3),   625­642 (2005).

­  V.  Vainstein,  Y.  Ginosar,  M.  Shoham,  D.  Ranmar,  A.   Ianovski  and Z.  Agur,  The complex   effect   of   granulocyte   on   human   granulopoiesis   analyzed   by   a   new physiologically­based mathematical model, J. Theor. Biol., 234(3), 311­327 (2005).

­  Z.   Agur,   L.   Arakelyan,   P.   Daugulis   and   Y.   Ginosar,   Hopf   point   analysis   for angiogenesis models,  Discrete and Continuous Dynamical Systems, Series B,  4(1), 29­38 (2004).

­  Y.  Kheifetz,   Y.   Kogan   and   Z.   Agur,   Matrix   and   compact   operator   description   of resonance and antiresonance  in cell  populations subjected to phase specific drugs, Journal Medical Informatics and Technologies, 8, MM11­MM29 (2004).

11. Foundation for Research and Technology, Crete, Greece

­  O.   Karakashian   and   T.   Katsaounis,   Simulation   of   incompressible   fluid   flow   via divergence   free   nonconforming   finite   element   methods   and   the   Navier­Stokes equations, Computer and Mathematics with Applications, in press (2006).

­  C.   Lattanzio   and   T.   Tzavaras,   Structural   properties   of   stress   relaxation   and convergence from viscoelasticity to polyconvex elastodynamics, Arch. Rational Mech. Anal., in press (2006).

­  D. Manoussaki, E. K. Dimitriadis and R. S. Chadwick, Cochlea’s graded curvature effect on low frequency waves, Physical Review Letters, 96, 088701 (2006).

­  F. Otto and T. Tzavaras, Continuity of velocity gradients in suspensions of rod­like molecules, (2006).

­ H. Cai, D. Manoussaki and R. S. Chadwick, Effect of coiling on the micromechanics of   the  mammalian  cochlea,   Journal  of   the  Royal  Society:   Interface,  2(4),   341­349 (2005). 

12. Technical University of Dresden, Germany E.

­ G. Canright, A. Deutsch and T. Urnes, Chemotaxis­inspired load balancing, Proceedings of the European Conference on Complex Systems, Paris, France, November 2005, in press (2006).

­  T.  Beyer,  G.  Schaller,  A.  Deutsch and M.  Meyer­Hermann,  Parallel  dynamic and kinetic  regular  triangulation  in  three dimensions, Comp. Phys.  Comm., 172, 86­108 (2005).

­  T.   Walther,   H.   Reinsch,   K.   Ostermann,   A.   Deutsch   and   T.   Bley,   Coordinated development of yeast colonies: an experimental analysis of the adaptation to different 

Page 32: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

32

nutrient concentrations ­ part 1, Eng. Life Sci., 5(2), 115­124 (2005).

­  T.   Walther,   H.   Reinsch,   K.   Ostermann,   A.   Deutsch   and   T.   Bley,   Coordinated development of yeast colonies: quantitative modelling of diffusion­limited growth ­ part 2, Eng. Life Sci., 5(2), 125­133 (2005).

­  M. Wurzel,  C. Schaller,  M. Simon and A. Deutsch, Cancer cell   invasion of brain tissue: guided by a prepattern ?, J. Theor. Medic., 6(1), 21­31 (2005).

­  A. Deutsch, Mathematical and theoretical biology: a European perspective, Science Next Wave (online journal), March 12 (2004).

­ A. Deutsch, U. Borner and M. Bar, Cellular automaton modelling of pattern formation in interacting cell systems, in G. R. Joubert, W. E. Nagel, F. J. Peters and W. V. Walter Eds.,   Parallel   computing:   software   technology,   algorithms,   architectures   and applications, Amsterdam, Elsevier, 695­704 (2004).

­ A. Deutsch, M. Falcke, J. Howard and W. Zimmermann, Eds. Function and regulation of cellular systems: experiments and models, Basel, Birkhauser (2004).

­ D. Drasdo, S. Hohme, S. Dormann and A. Deutsch, Cell­based models of avascular tumor   growth,   in   A.   Deutsch,   M.   Falcke,   J.   Howard,   and   W.   Zimmermann   Eds., Function   and   regulation   of   cellular   systems:   experiments   and   models,   Basel, Birkhauser, 367­379 (2004).

­ N. Ganguly, G. Canright and A. Deutsch, Design of an efficient search algorithm for p2p networks using concepts from natural immune systems, Proceedings of the 8th International   Conference   on   Parallel   Problem   Solving   from   Nature   (PPSN   VIII), Birmingham, UK (2004).

­  N. Ganguly and A. Deutsch, A cellular automata model for immune based search algorithm, P. M. A. Sloot, B. Chopard, and A. G. Hoekstra Eds., Proceedings of the Sixth International Conference on Cellular Automata for Research and Industry (ACRI 2004), Volume 3305 of Lecture Notes in Computer Science, Amsterdam, Netherlands, Springer (2004).

­ N. Ganguly and A. Deutsch, Developing efficient search algorithms for p2p networks using   proliferation   and   mutation.   Proceedings   of   the   International   Conference   on Artificial Immune Systems, Catania, Italy 357­371 (2004).

­  W.   Grygierzec,   A.   Deutsch,   L.   Philipsen,   M.   Friedenberger   and   W.   Schubert, Modelling tumour cell population dynamics based on molecular adhesion assumptions, J. Biol. Sc., 12(3), 273­288 (2004).

­  J. Moreira and A. Deutsch, Pigment pattern formation in zebrafish during late larval stages: A model based on local interactions, Developm. Dyn., 232(1), 33­42 (2004).

­ T. Walther, A. Grosse, K. Ostermann, A. Deutsch and T. Bley, Mathematical modeling of regulatory mechanisms in yeast colony development, J. Theor.  Biol., 229, 327­338 (2004).

Page 33: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

33

Page 34: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

34

Awards

­ Louis D. award from French Acad. Of Sciences for the French team in Mathematical Biology.

­ ACRI Best Paper Award in the 6th International Conference on Cellular Automata for Research and Industry, Holland, B. Ribba, T. Alarcon, K. Marron, P.K. Maini and Z. Agur, The use of hybrid cellular automation models for improving cancer therapy (2004).

­ N. Bellomo is interviewed as author of one of the May 2005 Hot Papers (most cited papers in two years) at the web address http://www.esi­topics.com/nhp/2006/may­06­NicolaBellomo.html

Page 35: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

35

Section 3

Training and Transfer of Knowledge

Mobility of the recruited researchers inside the network

A. Chauviere:­ Dundee, Scotland, March 27 ­ June 7, 2006,­ Grenoble, France, September 19­20, 2005.

I. Ramis Conde:­ Leipzig, Germany, October 1­31, 2005,­ Leipzig, Germany, February 15 ­ April 20, 2006.

S. De Franciscis: ­ Dresden, Germany, February 6 ­ June 30. 2006.

P. Getto: ­ Heidelberg, Germany, February 13­19, 2006.

H. Hatzikirou:­ Bonn, Germany, February 27­28, 2006,­ Bonn, Germany, November 4­17, 2005,­ Bonn, Germany, February 3­4, 2005.

A. Iordan:­ Turin, Italy, May 30 ­ June 1, 2006.

N. Kalev­Kronik: ­ Warsaw, Poland, September 2006.

O. Lejeune:­ Nottingham, England, March 20­25, 2005.

G. Lorelai Litcanu: ­ Leipzig, Germany, October 16­22, 2005.

C. Morales­Rodrigo:­ Dundee, Scotland, December 5­19, 2005,­ Zielona Gora, Poland, October 16­25, 2005.

K. Psiuk­Maksymowicz:­ Turin, Italy, February 27 ­ June 19, 2006.

J. Stamper: ­ Dundee, Scotland, November 21­25, 2005.

Page 36: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

36

Visits of the ESR and ER to their home scientific community

­ S. Astanin: March 2006.

­ D. Basanta: May 2006.

­ A. Cappuccio: December 2004, March 2005, October 2005.

­ A. Chauviere: Bi­monthly visits from may 2005 till march 2006.

­ I. Ramis­Conde: January 2005, October 2005, December 2005.

­ G. Danker: January 2006.

­ S. Faini:  February 27 ­ March 7, 2006.

­ P. Gwiazda: Warsaw University, December 2004 (2 weeks) and April 2004 (2 weeks).

­ H. Hatzikirou: Mathematical Dep. Of Thessaloniki, Greece, December 2005.

­ A. Iordan: December 2005.

­ N. Kalev­Kronik: From March 2005 to March 2006, bi­monthly conferences with her PhD advisor, who is on   sabatical   at   The   Jacob   Blaustein   Institute   for   Desert   Research,   Ben   Gurion University of the Negev (BGU).

­ O. Lejeune: December 2004, March 2005, October 2005, December 2005.

­ C. Morales­Rodrigo: Christmas 2004, Easter 2005, August 2005, Christmas 2005 and Easter 2006.

­ M. J. Piotrowska: October 5 ­ 11, 2005.

­ K. Psiuk­Maksymowicz: June and October 2005.

Page 37: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

37

Participation of the recruited researchers to workshop/congresses

S. Astanin:­ Engineering and Medical Care, Turin, Italy, November 7­8, 2005 (speaker),­ First summer school and workshop of the RTN, Puerto de la Cruz (Tenerife ­ Canary Islands), Spain, September 5­10, 2005.

D. Basanta:­  King's College London Engineering/Computer Science EA Workshop, London,  IK, July 6, 2005 (speaker).

A. Cappuccio:­ First summer school and workshop of the RTN, Puerto de la Cruz (Tenerife ­  Canary Islands), Spain, September 5­10, 2005 (speaker),­ Summer school and scientific workshop on "Control theory with modeling applications to physiology and medicine", Graz, Austria, July 24 ­ August 5, 2005,­ Summer school and scientific workshop on "Mathematics and applications to biology and medicine", Marseille, France, July 26 ­ September 3, 2004,­ International Conference on "Computational and mathematical population dynamics", Trento, Italy, June 21­25, 2004.

A. Chauviere: ­ Individual Based Models in Tumour Growth, Candiolo (TO), Italy, March 6­7, 2006,­   Incontro   scientifico:   Teorie   cinetiche   e   meccanica   del   continuo,   Ferrara,   Italy, November 11­12, 2005,­ Mathematics in life sciences, Paris, France, September 21­23, 2005,­ First summer school and workshop of the RTN, Puerto de la Cruz (Tenerife ­ Canary Islands), Spain, September 5­10, 2005.

I. Ramis Conde:­ First summer school and workshop of the RTN, Puerto de la Cruz (Tenerife ­ Canary Islands), Spain, September 5–10, 2005,­   6th  European   Conference   on   Mathematical   and   Theoretical   Biology,   Dresden, Germany, July 18­22, 2005.­ Modelling Tumor­Microenvironment Interaction, Leipzig, Germany, March 10, 2006.

G. Danker:­ Winter school on “Phase field models for the evolution of complex structures”, Les Houches, France, March 27­31, 2006.

S. De Franciscis: ­ First summer school and workshop of the RTN, Puerto de la Cruz (Tenerife ­ Canary Islands), Spain, September 5­10, 2005 (short lecture).

S. Faini:­ First summer school and workshop of the RTN, Puerto de la Cruz (Tenerife ­ Canary Islands), Spain, September 5­10, 2005,­ Biomat: First Summer School on the Mathematics of development, Granada, June 6­

Page 38: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

38

14, 2005.

P. Getto: ­ Gliwice Scientific Meetings, Gliwice, Poland, November 18­19, 2005,­   Workshop   on   Tumour   Modelling,   Szczyrk,   Silesian   Beskid   Mountains,   Poland, October 8­10, 2005,­ First summer school and workshop of the RTN, Puerto de la Cruz (Tenerife ­ Canary Islands), Spain, September 5­10, 2005,­ European Conference on Mathematical and Theoretical Biology, Dresden, Germany, July 18­22, 2005,­  Conference on Mathematical  Models  and Methods  in  Biology and Medicine and Workshop   From   ODE   and   PDE   to   Markov   Processes   in   Description   of   Tumour Phenomena, Bedlewo, Poland, May 29 ­ June 3, 2005.

P. Gwiadza: ­ First summer school and workshop of the RTN, Puerto de la Cruz (Tenerife ­ Canary Islands), Spain, September 5­10, 2005,­ HyKE­3, Rome, Italy, April 2005,­ SIAM PDE04, Houston, USA, December 2004 (invited talk). 

H. Hatzikirou:­ 7th  International Conference on Cooperative Control and Optimization, Florida, USA, January 31 ­ February 2, 2006,­  Tagung Deutsch­Griechische Forschung 2005,  Berlin,  Germany,  October14,  2005 (speaker),­ Workshop on Tumour Modelling, Szczcyrk, Poland, October 8, 2005 (speaker),­ First summer school and workshop of the RTN, Puerto de la Cruz (Tenerife ­ Canary Islands), Spain, September 5­10, 2005 (speaker),­ International Conference on Voice Physiology and Biomechanics, Marseille, France, August 18, 2004.

N. Kalev­Kronik: ­   International workshop on "Modeling Approaches  in Biodiversity Research", Sede Boqer, Israel, March 19­23, 2006 (poster),­ ARCC workshop on "The Modeling of Cancer Progression and Immunotherapy", Palo Alto, CA,USA, December 12­16, 2005 (speaker),­   Workshop   on   "Cancer   stem  cells",   Vrije   Universiteit   Brussel,   Brussels,   Belgium, October 20­22, 2005.

O. Lejeune:­ First summer school and workshop of the RTN, Puerto de la Cruz (Tenerife ­ Canary Islands), Spain, September 5–10, 2005,­   6th  European   Conference   on   Mathematical   and   Theoretical   Biology,   Dresden, Germany, July 18­22, 2005.

G. Lorelai Litcanu: ­   Workshop   on   Tumour   Modelling,   Szczyrk,   Silesian   Beskid   Mountains,   Poland, October 8­10, 2005.

C. Morales­Rodrigo

Page 39: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

39

­   Workshop   on   Tumour   Modelling,   Szczyrk,   Silesian   Beskid   Mountains,   Poland, October 8­10, 2005,­ First summer school and workshop of the RTN, Puerto de la Cruz (Tenerife ­ Canary Islands), Spain, September 5­10, 2005,­ Conference on Sobolev inequalities ­ Various points of view, Male Ciche, Poland, June 16­19, 2005,­ Workshop on Angiogenesis and other aspects of tumour growth, Warsaw University, Poland, June 15, 2005,­  Conference on Mathematical  Models  and Methods  in  Biology and Medicine and Workshop   From   ODE   and   PDE   to   Markov   Processes   in   Description   of   Tumour Phenomena, Bedlewo, Poland, May 29 ­ June 3, 2005,­ Workshop on Recent Trends in Applications of Mathematics to Biology and Medicine II, Warsaw, Poland, February 2, 2005,­   Miniworkshop   on   Recent   Trends   in   Applications   of   Mathematics   to   Biology   and Medicine I, Warsaw, Poland, December 8, 2004.

E. Mylona: ­  Cell  Migration   in  Health  and Disease,  Bioacademy of  Athens  (IIBEAA),  Greece, March 20, 2006,­   Skeletal   muscle   microenvironment   in   motion:   key   players   and   pathways,   IMBB­FORTH, October 26, 2006.

M. J. Piotrowska:­ Seminar on Tumor Growth, University of Warsaw, Poland, October 2005,­ Workshop on Tumor Modelling, Szcyrk, Poland, October 2005,­ First summer school and workshop of the RTN, Puerto de la Cruz (Tenerife ­ Canary Islands), Spain, September 5­10, 2005,­ European Conference on Mathematical and Theoretical Biology, Dresden, Germany, July 18­22, 2005.

K. Psiuk­Maksymowicz:­   Individual   Based   Models   in   Tumour   Growth,   Institute   for   Cancer   Research   and Treatment, Candiolo (TO), Italy, March 6­7, 2006,­ Seminar series headed by Prof. E. Forssell­Aronsson, Department of Radiophysics, Sahlgrenska University Hospital, Gothenburg, Sweden, February 21, 2006 (speaker),­ Open Day in Genomics and Bioinformatics arranged by National Research School in Genomics and Bioinformatics, Gothenburg University, Gothenburg, Sweden, November 24, 2005;­  Life Matters:  Conversations  in Bionanotechnology ­  The First  Annual  Symposium Arranged by  Chalmers  Biocenter,  Chalmers  University  of  Technology,  Gothenburg, Sweden, October 25­27, 2005,­ Workshop on Tumour Modelling, Szczyrk, Poland, October 8­10, 2005 (speaker),­ First summer school and workshop of the RTN, Puerto de la Cruz (Tenerife ­  Canary Islands), Spain, September 5­10, 2005 (speaker),­  The European Conference on Mathematical  and Theoretical  Biology ­ ECMTB05, Dresden, Germany, July 18­22, 2005 (speaker),­  Miniworkshop on Angiogenesis and Other Aspects of Tumour Growth,  Institute of Applied Mathematics and Mechanics, Warsaw, Poland, June 15, 2005 (speaker),­   Open   Day   in   Stem  Cell   Biology   arranged   by   the   National   Research   School   in Genomics and Bioinformatics, Lund University, Lund, Sweden, May 4, 2005’

Page 40: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

40

­   Open   Day   arranged   by   the   National   Research   School   in   Genomics   and Bioinformatics, Gothenburg University, Gothenburg, Sweden, February 8, 2005,­ Seminar series headed by Prof. E. Forssell­Aronsson, Department of Radiophysics, Sahlgrenska University Hospital, Gothenburg, Sweden, February 7, 2005 (speaker).

J. Stamper:­ Meeting of angiogenesis network, University of Nottingham, UK, 27­28 March, 2006,  ­ EPSRC/LMS Short Course on Mathematical Biology, University of Manchester, UK, January 9­14, 2006, ­ First summer school and workshop of the RTN, Puerto de la Cruz (Tenerife ­ Canary Islands), Spain, September 5­10, 2005,­ 47th BAMC, University of Liverpool, UK, April 4­7, 2005.

Tutoring

Involvement of senior researchers directly associated with the tutoring/supervising of the recruited ESR or ER.

−Zvia Agur, supervisor of Antonio Cappuccio and Natalie Kalev­Kronik.

−Nicola Bellomo, supervisor of Arnaud Chauviere.

−Helen Byrne, Markus Owen and Philip Maini, supervisors of Johanna Stamper.

−Mark Chaplain, tutor/supervisor of Olivier Lejeune.

−Mark Chaplain and Alexander Anderson, tutors/supervisors of Ignacio Ramis Conde.

−Andreas Deutsch and Carlo Schaller, supervisors of Haralambos Hatzikirou.

−Uwe an der Heiden, Kurt Zaenker, Bernd Niggemann, Thomas Dittmar, supervisors of Monika J. Piotrowska.

−Miguel Herrero and Antonio Bru, supervisor of Sebastiano De Franciscis.

−Miguel A. Herrero, supervisor of Simona Faini. 

−Miroslaw  Lachowicz,   supervisor   of   Cristian   Morales­Rodrigo   and   Gabriela  Lorelai Litcanu.

−Eugen Mamontov, supervisor of Krzysztof Psiuk­Maksymowicz.

−Daphne Manoussaki, supervisor of Eleni Mylona and Samuel Bernard.

−Chaouqi Misbah and Claude Verdier, supervisors of Gerrit Danker.

−Benoit Perthame, supervisor of Piotr Gwiazda.

−Luigi Preziosi, supervisor of Sergey Astanin.

Page 41: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

41

−Andrzej Swierniak, supervisor of Philipp Getto.

−Claude Verdier, supervisor of Andreea Iordan.

−Andreas Deutsch supervisor of Basanta

Page 42: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

42

Section 4

Management

Kickoff meeting of the RTN, Paris, September 30 ­ October 1, 2004: there was the participation of 25 persons, representing all partners, including some people involvedin   the   administrative   aspects.   Subject   of   seminars   and   discussions   included   the scientific and training targets of  the projets, forms of collaboration among partners, scheduling and organization of seminars and workshops, administrative aspects like possible forms of recruitment of young researchers depending on local laws.

The First Summer School has been organized in Puerto de la Cruz, Tenerife (Canary Islands), Spain, on September 5­10, 2005, with the participation of all the researchers recruited in the network at that time. There was the participation of 70 persons, 30 of them were  speakers   In   such  an  occasion  occurred also   the  First  Year  Managing Meeting, with the participation of at least one representative from each team.

As   already   mentioned   in   the   Introduction   an   intense   editorial   activity   has   been promoted   both   to   care   about   diffusion   of   scientific   results   within   the   scientific community,   and   to   encourage   and   promote   publications   of   young   researchers.   In details the following activities have been already developed. 

The Managing Editors (N. Bellomo and F. Brezzi) of the journal Mathematical Models and Methods in Applied Sciences (a top rated impact factor journal – Indeed it ranked in   the   first   10%  of   the   journal   of   applied   mathematics   classified   in   the   WEB   of SCIENCE) has proposed to the RTN partners to publish three special issues devoted to the topics of the Network.

The following issue has already been published:

­ N. Bellomo and P. Maini Eds., Special issue on cancer modelling, Math. Mod. Meth. Appl. Sci., 15 (11), (2005). [milestone]

The following one is scheduled to appear within August:

­ N. Bellomo and P. Maini Eds., Special issue on cancer modelling, Math. Mod. Meth. Appl. Sci., 16 (7b), (2005).

The third issue is scheduled to appear during 2007.

Moreover the following issues of the Journal Mathematical and Computer Modelling have also been published

­ N. Bellomo and E. De Angelis, Eds. Special issue on “modelling complex systems in molecular biology and  tumor dynamics and control”,  Math.  Comp. Model.,  41 (10), (2005).

­ N. Bellomo and E. De Angelis, Eds. Special issue on “Mathematical description of cancer”, Math. Comp. Model., 42,  (2006). [milestone]

Page 43: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

43

Additional activities are scheduled in the second period of activities.

A web site,  with a new graphic style,  dedicated  to  the activities of   the network  is available at the address  http://calvino.polito.it/~mcrtn.   The web site site counts more than ten thousand hits per month. 

Workshops officially organized by the project

The following workshops have been organized as specific activities supported by the RTN project, with the participation of several scientists and young researchers of the network and outside it. Detals on the participant are listed in Section 1. 

­  Mini­course:   "Dynamical  Systems  in  Biomathematics"  at   the   Institute  for  Medical Biomathematics (IMBM), Bene Atharoth, Israel, August 9­20, 2004, 20 participants.

­ Multidisciplinary workshop: "Recent Trends in Applications of Mathematics to Biology and   Medicine   I",   Warsaw   University,  Poland,  December   8,   2004.   22   participants. [milestone]

­  Multidisciplinary Miniworkshop:   "Recent  Trends  in  Applications of  Mathematics  to Biology   and   Medicine   II",   Warsaw   University,  Poland,  February   1­2,   2005.   21 participants.

­  Workshop   From  ODE and  PDE  to   Markov   Processes   in  Description  of   Tumour Phenomena   (In   the   framework   of   the   Conference  on   Mathematical   Models   and Methods  in Biology and Medicine),  Bedlewo, Poland, May 29 ­ June 3, 2005.  The Conference and Workshop were attended by 64 people.

­ Workshop on Angiogenesis and other aspects of tumour growth, Warsaw University, Poland,   June   15,   2005,   with   a   presence   of   A.   Swierniak   (Silesian   University   of Technology), U. Ledzewicz (Southern Illinois University) and K. Psiuk­Maksymowicz (Goteborg University). The Workshop was attended by 16 persons.

­  Eight  mini­simposia  related  to  the project   topics were organised during  the Fifth Congress of the European Society of Mathematical and Theoretical Biology, Dresden, Germany, July 18­22, 2005. The congress was attended by 700 people.

­ Mathematics in life sciences, Paris, France, September 21­23, 2005. The meeting was attended by 50 people.

­   Workshop   on   Tumour   Modelling,   Szczyrk,   Silesian   Beskid   Mountains,   Poland, October 8­10, 2005. The workshop was attended by 21 people.

­ Tutorial workshop: Perspectives and chances in the mathematical modeling of tumour dynamics, Madrid, Spain, January 25­27, 2006.

­   Multidisciplinary   Workshop:   Individual   Based   Models   and   Cell   Aggregation Mechanisms in Tumour Growth, Candiolo (TO), Italy, March 6­7, 2006. 40 participants. [milestone]

Page 44: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

44

Interactions with Hospitals, Industrial Bio­Parksand Bio­medical Centers

Interactions with hospitals,  industrial bio­parks and bio­medical centers characterize the network as  far  as connections  with   industry  are concerned.  Details  about   the mobility  of  young  researchers,  exchange between partners and collaborations with hospitals and bio­medical research centers are given below.

­   Institute   for   Cancer   Research   and   Treatment   (IRCC),   Division   of   Molecular Angiogenesis (F. Bussolino, G. Serini), Torino, Italy [Politecnico di Torino, Italy]. 

 ­ H. Lee Moffitt Cancer Centre and Research Institute, University of South Florida (Dr S. Pilon Thomas), Tampa, Florida, USA [Institute for Medical BioMathematics, Israel].

­   School   of   Pharmacy,   Hebrew  University,   Department   of   Pharmacology   (F.   Levi­Schaffer), Jerusalem, Israel [Institute for Medical BioMathematics, Israel].

­  Erasmus Medical  Centre,  Department  of   Immunology  (V.  H.  J.  van der  Velden), Rotterdam, Netherlands [Institute for Medical BioMathematics, Israel].

­ Leslie and Michael Gaffin Centre for Neuro­Oncology (T. Siegal), Hadassah Hebrew University   Hospital,   Sharett   Institute   of   Oncology,   Jerusalem,   Israel   [Institute   for Medical BioMathematics, Israel].

­ Soroka Ben­Gurion University Medical Centre, Department of Oncology (D. Bobilev), Be'er­Sheva, Israel [Institute for Medical BioMathematics, Israel].

­ Rabin Medical Center, Beilinson Campus, Department of Medicine E (L. Leibovici), Petah­Tiqva, Israel [Institute for Medical BioMathematics, Israel].

­ Schneider Children Medical Centre, Kipper Institute of Immunology (Y. L. Danon), Petah­Tiqva, Israel [Institute for Medical BioMathematics, Israel].

­ Sahlgrenska University Hospital, Department of Radiophysics (E. Forssell­Aronsson), Gothenburg, Sweden [University of Gothenburg, Sweden].

­ Center for Cell Dynamics, University of Washington (G.M. Odell and E.M. Munro), Friday Harbor, WA, USA [Foundation for Research and Technology, Crete, Greece].

­ Vanderbilt University Medical School (VUMC), Vanderbilt Integrative Cancer Biology Center   (VICBC)   (V.  Quaranta,  A.  Richmond and  A.  Weaver),  Nashville,  TN,  USA [Foundation for Research and Technology, Crete, Greece].

­   Vanderbilt   University,   Department   of   Bioengineering,   Vanderbilt   Integrative Biosystems   Research   and   Education   (VIBRE)   (J.   Wikswo),   Nashville,   TN,   USA [Foundation for Research and Technology, Crete, Greece].

Page 45: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

45

­ Vanderbilt University, Department of Biological Sciences (C. Janetopoulos), Nashville, TN, USA [Foundation for Research and Technology, Crete, Greece].

­ Bioacademy of Athens (IIBEAA), Division of Molecular Biology (G. Vassilopoulos), Athens, Greece [Foundation for Research and Technology, Crete, Greece].

­   INSERM  U736,   Faculté   de   Médecine   de   Paris   6   (M.   Mirshahi)   [Ecole   Normale Supérieure, Paris, France North]. 

­ Institut Albert Bonniot, GRCP, Groupe de Recherche sur le Cancer du Poumon (A. Duperray), La Tronche, Grenoble, France [Université Joseph Fourier, Grenoble, France South].

­ OncoRay, Centre of Innovation Competence in Molecular Targeting, Molecular Imaging, Biology­Adapted Treatment Planning, Medical Faculty [Technical University of Dresden, Germany East].

­ Bioindustry Park Canavese of Ivrea (Italy) [Politecnico di Torino]

­ Ospedale S. Luigi Gonzaga di Orbassano [Politecnico di Torino]

Page 46: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

46

Milestones and deliverables achieved 

Events

Kickoff meeting, Paris, September 30 ­ October 1, 2004

First Summer School, Puerto de la Cruz, Tenerife (Canary Islands), Spain, September 5­10, 2005

The two scheduled multidisciplinary workshop were held:−in Warsaw University, Poland, December 8, 2004 on "Recent Trends in Applications of Mathematics to Biology and Medicine I".−in   Candiolo   (TO),   Italy,   March   6­7,   2006   “Individual   Based   Models   and   Cell Aggregation Mechanisms in Tumour Growth”.

In addition many other events were organised

Publication

Special issue on “Cancer Modelling”, Math. Mod. Meth. Appl. Sci., 15 (11), (2005), N. Bellomo and P. Maini Eds.

Special   issue   on   “Mathematical   description   of   cancer”,   Math.   Comp.   Model.,   42, (2006),   N.   Bellomo   and   E.   De   Angelis,   Eds.   (expecially   dedicated   to   young researchers)

More than 40 joint publications, including a review volume by M.A.J. Chaplain.

The web site http://calvino.polito.it/~mcrtn was published at the beginning of the project and completely renewed at the end of 2005

Specific experiental set­up deviced for the project were prepeared, in particular flow chamber, microchannels, stress controlled Bohlin rheometer. 

State­of­the­art of future milestones and deliverables

The Second Summer School will be held in Crete (Greece), July 15­19, 2006.

The   results   of   some   on­line   simulations,   including   some   softwares,   are   already available on the web site http://calvino.polito.it/~mcrtn/video.html (we expected to start working at this milestone starting from the third year).

We identified a new useful deliverable in building up a public database of available experimental value of the parameters used in the models and started working at that(http://calvino.polito.it/~mcrtn/parameters.html)

A second special issue, still  edited by N. Bellomo and P. Maini Eds., will be out in August and a third one is scheduled to appear during 2007.

Page 47: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

47

Considering   the   number   of   person/months   that   will   be   covered   by   the   young researchers employed and about to be employed, the ratio of female/male researchers is nearly 40/60 (precisely 195/301).

Page 48: June 1st, 2004 – May 31st, 2006 Mid Term Activity Reportcalvino.polito.it/~mcrtn/doc/mid-term-report-2006.pdf · carried out on cancer cell invasion of tissue using a PDE model

48

Statistics for the web site of the network

URL: http://calvino.polito.it/~mcrtn

Summary Period: Last 12 MonthsGenerated 13­Jun­2006 19:00 CEST

Summary by Month

Month Sites kB F Visits Pages Files Hits

May 2006 1301 952039 1525 3462 12637 17368

Apr 2006 1226 897438 1369 3414 11747 16735

Mar 2006 1231 1031821 1795 3566 13602 17938

Feb 2006 1010 968481 1243 2679 12040 15522

Jan 2006 1032 876247 1329 2667 11975 15342

Dec 2005 663 628412 1015 2906 5165 9649

Nov 2005 534 554734 1138 2434 6310 8426

Oct 2005 637 495452 1025 3572 7566 10452

Sep 2005 636 342463 938 3853 6923 9444

Totals 6747082 11377 28553 87965 120876