A legtöbb daganatos beteg kezelése során DNS-károsodást indukálnak, hogy elpusztítsák a gyorsan osztódó, rákos sejteket. Ez a folyamat viszont az egészséges sejteket is károsíthatja: a sejtek eltérően reagálnak annak függvényében, hogy a kezelés alatt a sejtciklus melyik fázisában vannak, amit a napi ritmus is befolyásol.

Ebből kiindulva egy olyan matematikai modellel foglalkoztam, ami rendszerszinten tartalmazza a sejtciklus, a napi ritmus és a DNS-károsodás (PRD-4-en keresztüli) útvonalának a kapcsolatát Neurospora crassa esetén. A rendszer elemzéséhez in-silico kísérleteket végeztem, amit Matlab programozási nyelven implementáltam.

Többféle fejlesztést végeztem a modellen. Beállítottam, hogy a PRD-4 expressziója folyamatos (napi ritmustól független) is lehessen, hozzáadtam a modellhez a DNS-károsodás sejtciklusra gyakorolt közvetlen hatását. Zajt adtam a sejtciklus időtartamához, valamint a napi ritmus és sejtciklus közötti kapcsoltsághoz.

Szimulációkban DNS-károsodással megzavartam a napi ritmust és a sejtciklust, és elemeztem ennek rövidebb és hosszabb távú következményeit, azok okait. Különböző szcenáriókat hasonlítottam össze: a DNS károsodás csak a napi ritmusra, csak a sejtciklusra vagy mindkettőre hatással volt, és a PRD-4 expressziója folyamatos vagy napi ritmusfüggő volt az egyes esetben. A DNS károsodás hosszú távú kimenetelét egy fázis-válasz görbével vizsgáltam. Rövid távon a sejtciklus napi ritmikusságát ellenőriztem, valamint, hogy a sejtciklusokat milyen hosszú ideig késlelteti, milyen erősen szinkronizálja a megzavarás.

Megfigyeltük, hogy a DNS károsodás a realisztikusabb modellben eltérő reakciókat vált ki a napi ritmus és a sejtciklus fázisának függvényében. Számít, hogy a DNS-károsodás melyik napszakban történik. Hosszútávon nagy fázissietést okozhat, képes ideiglenesen megzavarni a sejtciklus napi ritmikusságát, valamint rövidebb távon a sejtciklus erős szinkronizációját okozhatja. Emellett előfordulhat, hogy a DNS károsodásnak szinte egyáltalán nincs hatása a napi ritmusra és a sejtciklusra. Ez fontos a daganatos kronoterápiák során: ha a kezelés idejét a beteg belső órájához igazítjuk, a kezelés hatékonysága növelhető és egészséges sejtekre gyakorolt mellékhatása csökkenthető.