Στόχος της διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός τετραδιάστατου προσομοιωτικού μοντέλου της ελεύθερης ανάπτυξης και απόκρισης όγκων νεφροβλαστώματος σε σχήματα χημειοθεραπείας. Το μοντέλο αναπτύχθηκε στα πλαίσια των εξής ευρωπαϊκών προγραμμάτων: ACGT (Advancing Clinicogenomic Trials on Cancer, FP6-2005-IST-026996), p-Medicine (From data sharing and integration via VPH models to Personalized medicine, FP7-ICT-2009-6-270089) και TUMOR (Transatlantic Tumour Model Repositories, FP7-ICT-2009.5.4). Το μοντέλο είναι κατά βάση διακριτό και κλινικά προσανατολισμένο . Κάνει σε μεγάλη έκταση, χρήση διακριτών οντοτήτων και διακριτών γεγονότων ενώ αναφέρεται σε πολλές χωροχρονικές κλίμακες της βιολογίας του καρκίνου. . Αποτελεί μια «από επάνω προς τα κάτω» (top-down) προσομοιωτική προσέγγιση. Ξεκινώντας από τα μακροσκοπικά απεικονιστικά δεδομένα ασθενών (υψηλό επίπεδο βιοπλοκότητας) και συνεχίζοντας προς τα επίπεδα χαμηλότερης πολυπλοκότητας. Ο κλινικός προσανατολισμός του μοντέλου αποτέλεσε τη βασική αρχή κατά την ανάπτυξή του. Τα διαθέσιμα ιατρικά δεδομένα αποσκοπούν στην εξατομίκευση της προσομοίωσης της συμπεριφοράς του όγκου για κάθε ασθενή. Το μοντέλο που αναπτύχθηκε στα πλαίσια του διδακτορικού, αποτελεί μέρος μιας σύνθετης αλγοριθμικής κατασκευής και ενός συστήματος βιοϊατρικής τεχνολογίας, του “Ογκοπροσομοιωτή”. Έχουν πραγματοποιηθεί εκτεταμένοι έλεγχοι αξιοπιστίας του μοντέλου και παραμετρικές μελέτες. Η ανάλυση ευαισθησίας του μοντέλου αποκάλυψε ποιοί βιολογικοί μηχανισμοί παίζουν σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη του όγκου. Αυτά τα συμπεράσματα μπορούν να παρέχουν περαιτέρω κατανόηση στη δυναμική της βιολογίας του καρκίνου. Τα αρχικά αποτελέσματα των προσομοιώσεων της ελεύθερης ανάπτυξης και απόκρισης σε χημειοθεραπεία τυχαίου όγκου (ελλειψοειδούς) ενισχύουν σημαντικά την αξιοπιστία του μοντέλου. H ήδη δημοσιευμένη προσαρμογή του μοντέλου σε πραγματικά περιστατικά κλινικών δοκιμών (SIOP 2001/GPOH) αποτελεί μια βάση δημιουργίας εμπιστοσύνης της επιστημονικής κοινότητας στο προσομοιωτικό δυναμικό της προσέγγισης. Για την κλινική προσαρμογή του συγκεκριμένου Ογκοπροσομοιωτή χρησιμοποιούνται τα διαθέσιμα κλινικά δεδομένα (απεικονιστικά, ιστοπαθολογικά), προ- και μετα-εγχειρητικά, σε συνδυασμό με τη διαθέσιμη πληροφορία από τη βιβλιογραφία. Η δυνατότητα να αξιοποιούνται άμεσα πρόσθετα δεδομένα στα πλαίσια κλινικών δοκιμών, περιορίζοντας έτσι το “παράθυρο” των πιθανών λύσεων αποτελεί ένα ιδιαίτερα ξεχωριστό χαρακτηριστικό του παρουσιαζόμενου μοντέλου. Σημειώνεται ότι το μοντέλο βρίσκεται κάτω υπό συνεχή βελτιστοποίηση και επέκταση στα πλαίσια ευρωπαϊκών προγραμμάτων υπό υλοποίηση και κλινικών δοκιμών. / The aim of this thesis is to develop a 4D spatiotemporal simulation model of the free growth of Wilms’ tumours and its response to chemotherapeutic regimens. The model has been developed within the framework of three EC-funded projects: ACGT (Advancing Clinicogenomic Trials on Cancer, FP6-2005-IST-026996), p-Medicine (From data sharing and integration via VPH models to Personalized medicine, FP7-ICT-2009-6-270089) and TUMOR (Transatlantic Tumour Model Repositories, FP7-ICT-2009.5.4). It is is a predominantly discrete entity -discrete event, clinically-oriented multiscale cancer model. A ‘‘top-down’’ simulation approach has been formulated. The approach method starts from the macroscopic imaging data representing a high scale/level of tumour biology and proceeds towards lower scales/levels. The clinical orientation of the model has been a fundamental guiding principle throughout its development. Available medical data is exploited, in order to support patient-individualized modelling. The model developed has been embedded in a complex algorithmic system and a bioengineering tool denoted by the term “Oncosimulator”. A thorough cross-method sensitivity analysis of the model has been performed, revealing the most determinant biological mechanisms in terms of tumour aggressiveness and therapy outcome. The outcome of this work has provided important insight into the biology of cancer dynamics. Initial results of free growth and response to chemotherapy have been produced and judged as reasonable, thus supporting the validity of the model Successful model adaptation to real clinical cases in the context of the SIOP/GPOH clinical trial guided by a sensitivity analysis has been achieved and published. In order to validate the model, the available pre- and post-surgery clinical data (imaging and histopathological) are used in combination with available literature data. The potential to readily exploit additional data available in the context of clinical trials, thereby narrowing the window of possible solutions, is a particularly distinctive feature of the model. The model is under continuous refinement, optimization and extension in the framework of pertinent clinical trials.