<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing DTD v2.3 20070202//EN" "journalpublishing.dtd">
<article xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" article-type="research-article">
<front>
<journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher-id">Front. Pharmacol.</journal-id>
<journal-title>Frontiers in Pharmacology</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="pubmed">Front. Pharmacol.</abbrev-journal-title>
<issn pub-type="epub">1663-9812</issn>
<publisher>
<publisher-name>Frontiers Media S.A.</publisher-name>
</publisher>
</journal-meta>
<article-meta>
<article-id pub-id-type="doi">10.3389/fphar.2016.00421</article-id>
<article-categories>
<subj-group subj-group-type="heading">
<subject>Pharmacology</subject>
<subj-group>
<subject>Original Research</subject>
</subj-group>
</subj-group>
</article-categories>
<title-group>
<article-title>Pharmacodynamic Modeling of Cell Cycle Effects for Gemcitabine and Trabectedin Combinations in Pancreatic Cancer Cells</article-title>
</title-group>
<contrib-group>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Miao</surname> <given-names>Xin</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/376906/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Koch</surname> <given-names>Gilbert</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<xref ref-type="aff" rid="aff2"><sup>2</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/35234/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Ait-Oudhia</surname> <given-names>Sihem</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff3"><sup>3</sup></xref>
</contrib>
<contrib contrib-type="author">
<name><surname>Straubinger</surname> <given-names>Robert M.</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/366418/overview"/>
</contrib>
<contrib contrib-type="author" corresp="yes">
<name><surname>Jusko</surname> <given-names>William J.</given-names></name>
<xref ref-type="aff" rid="aff1"><sup>1</sup></xref>
<xref ref-type="author-notes" rid="fn001"><sup>&#x0002A;</sup></xref>
<uri xlink:href="http://loop.frontiersin.org/people/362927/overview"/>
</contrib>
</contrib-group>
<aff id="aff1"><sup>1</sup><institution>Department of Pharmaceutical Sciences, University at Buffalo, State University of New York</institution> <country>Buffalo, NY, USA</country></aff>
<aff id="aff2"><sup>2</sup><institution>Pediatric Pharmacology and Pharmacometrics, University of Basel, Children&#x00027;s Hospital</institution> <country>Basel, Switzerland</country></aff>
<aff id="aff3"><sup>3</sup><institution>Department of Pharmaceutics, Center for Pharmacometrics and Systems Pharmacology (Orlando), College of Pharmacy, University of Florida</institution> <country>Orlando, FL, USA</country></aff>
<author-notes>
<fn fn-type="edited-by"><p>Edited by: Brian J. Schmidt, Bristol Myers Squibb, USA</p></fn>
<fn fn-type="edited-by"><p>Reviewed by: John Carl Panetta, St. Jude Children&#x00027;s Research Hospital, USA; Mary Spilker, Pfizer, USA</p></fn>
<fn fn-type="corresp" id="fn001"><p>&#x0002A;Correspondence: William J. Jusko <email>wjjusko&#x00040;buffalo.edu</email></p></fn>
<fn fn-type="other" id="fn002"><p>This article was submitted to Experimental Pharmacology and Drug Discovery, a section of the journal Frontiers in Pharmacology</p></fn></author-notes>
<pub-date pub-type="epub">
<day>15</day>
<month>11</month>
<year>2016</year>
</pub-date>
<pub-date pub-type="collection">
<year>2016</year>
</pub-date>
<volume>7</volume>
<elocation-id>421</elocation-id>
<history>
<date date-type="received">
<day>01</day>
<month>08</month>
<year>2016</year>
</date>
<date date-type="accepted">
<day>24</day>
<month>10</month>
<year>2016</year>
</date>
</history>
<permissions>
<copyright-statement>Copyright &#x000A9; 2016 Miao, Koch, Ait-Oudhia, Straubinger and Jusko.</copyright-statement>
<copyright-year>2016</copyright-year>
<copyright-holder>Miao, Koch, Ait-Oudhia, Straubinger and Jusko</copyright-holder>
<license xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/"><p>This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License (CC BY). The use, distribution or reproduction in other forums is permitted, provided the original author(s) or licensor are credited and that the original publication in this journal is cited, in accordance with accepted academic practice. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.</p></license>
</permissions>
<abstract><p>Combinations of gemcitabine and trabectedin exert modest synergistic cytotoxic effects on two pancreatic cancer cell lines. Here, systems pharmacodynamic (PD) models that integrate cellular response data and extend a prototype model framework were developed to characterize dynamic changes in cell cycle phases of cancer cell subpopulations in response to gemcitabine and trabectedin as single agents and in combination. Extensive experimental data were obtained for two pancreatic cancer cell lines (MiaPaCa-2 and BxPC-3), including cell proliferation rates over 0&#x02013;120 h of drug exposure, and the fraction of cells in different cell cycle phases or apoptosis. Cell cycle analysis demonstrated that gemcitabine induced cell cycle arrest in <italic>S</italic> phase, and trabectedin induced transient cell cycle arrest in <italic>S</italic> phase that progressed to <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase. Over time, cells in the control group accumulated in <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> phase. Systems cell cycle models were developed based on observed mechanisms and were used to characterize both cell proliferation and cell numbers in the <italic>sub G</italic><sub>1</sub>, <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub>, <italic>S</italic>, and <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phases in the control and drug-treated groups. The proposed mathematical models captured well both single and joint effects of gemcitabine and trabectedin. Interaction parameters were applied to quantify unexplainable drug-drug interaction effects on cell cycle arrest in <italic>S</italic> phase and in inducing apoptosis. The developed models were able to identify and quantify the different underlying interactions between gemcitabine and trabectedin, and captured well our large datasets in the dimensions of time, drug concentrations, and cellular subpopulations.</p></abstract>
<kwd-group>
<kwd>cell cycle</kwd>
<kwd>pancreatic cancer</kwd>
<kwd>drug combination</kwd>
<kwd>pharmacodynamic models</kwd>
<kwd>gemcitabine</kwd>
<kwd>trabectedin</kwd>
</kwd-group>
<contract-num rid="cn001">24211</contract-num>
<contract-num rid="cn001">CA168454</contract-num>
<contract-num rid="cn001">CA198096</contract-num>
<contract-num rid="cn002">FP7-COFUND</contract-num>
<contract-sponsor id="cn001">National Institutes of Health<named-content content-type="fundref-id">10.13039/100000002</named-content></contract-sponsor>
<contract-sponsor id="cn002">Fonds National de la Recherche Luxembourg<named-content content-type="fundref-id">10.13039/501100001866</named-content></contract-sponsor>
<counts>
<fig-count count="5"/>
<table-count count="4"/>
<equation-count count="44"/>
<ref-count count="34"/>
<page-count count="16"/>
<word-count count="8555"/>
</counts>
</article-meta>
</front>
<body>
<sec sec-type="intro" id="s1">
<title>Introduction</title>
<p>Pancreatic cancer is a highly aggressive malignancy and shows resistance to almost all existing treatments (Oberstein and Olive, <xref ref-type="bibr" rid="B26">2013</xref>). Gemcitabine (GEMZAR, Eli Lilly, Indianapolis, IN), a standard therapy for the treatment of advanced pancreatic cancer, can disrupt DNA replication and activate the <italic>S</italic> phase checkpoint (Yip-Schneider et al., <xref ref-type="bibr" rid="B33">2001</xref>; Morgan et al., <xref ref-type="bibr" rid="B25">2005</xref>; Robinson et al., <xref ref-type="bibr" rid="B29">2006</xref>) However, the benefits of gemcitabine monotherapy are limited, and combinations of other agents with gemcitabine may improve survival of pancreatic cancer patients. Trabectedin (YONDELIS&#x000AE;, Et-743; Johnson and Johnson Pharmaceutical Research and Development, Raritan, NJ, USA; PharmaMar S.A.U., Madrid, Spain) is a promising anticancer agent that has demonstrated clinical activity in many drug-resistant cancer cell lines, and has been approved by the US Food and Drug Administration for advanced soft tissue sarcoma. It has three tetrahydroisoquinoline rings. The A and B subunits bind covalently to the DNA minor groove and bend DNA toward the major groove, and the C ring protrudes to interact with adjacent macromolecules such as transcription factors (D&#x00027;Incalci and Galmarini, <xref ref-type="bibr" rid="B7">2010</xref>). Trabectedin was found previously to cause cell cycle arrest at <italic>S</italic> and <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phases in many human tumor cell lines (Gajate et al., <xref ref-type="bibr" rid="B14">2002</xref>; Simoens et al., <xref ref-type="bibr" rid="B32">2003</xref>). Because of its unique mechanisms of action (D&#x00027;Incalci and Galmarini, <xref ref-type="bibr" rid="B7">2010</xref>), trabectedin has been reported to exert anti-tumor activities in many malignancies, including soft-tissue sarcomas, ovarian carcinomas, and breast cancer (D&#x00027;Incalci et al., <xref ref-type="bibr" rid="B6">2002</xref>; D&#x00027;Incalci and Zambelli, <xref ref-type="bibr" rid="B8">2015</xref>).</p>
<p>Our previous report provided indications from the literature that gemcitabine and trabectedin have mechanisms that may interrelate to produce synergism in their chemotherapeutic effects and we demonstrated that the combination of gemcitabine and trabectedin exerts synergistic cytotoxic effects on pancreatic cancer cells (Miao et al., <xref ref-type="bibr" rid="B23">2016a</xref>). Here we have extended the work, assessing cell cycle subpopulations in two pancreatic cancer cell lines to examine drug interactions, because asynchronous cancer cell cultures are composed of different subpopulations, and each may have different sensitivities to drugs. Previously we also developed a pharmacodynamic (PD) model that was able to characterize simultaneously 32 sets of data for single-agent and combined drug effects on pancreatic cancer cell lines (Miao et al., <xref ref-type="bibr" rid="B23">2016a</xref>). Here we have expanded the model to integrate additional data regarding the temporal changes of cell numbers in <italic>sub G</italic><sub>1</sub>, <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub>, <italic>S</italic>, and <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phases, so as to determine how each subpopulation contributes to the observed effects of the drugs, as single agents or combined.</p>
<p>Cell cycle models have been developed previously to characterize cell cycle arrest and induction of apoptosis for drugs such as gemcitabine (Jusko, <xref ref-type="bibr" rid="B19">1973</xref>; Hamed et al., <xref ref-type="bibr" rid="B17">2013</xref>; Zhu et al., <xref ref-type="bibr" rid="B34">2015</xref>). In this study, we extended a cell cycle model (Hamed et al., <xref ref-type="bibr" rid="B17">2013</xref>) to integrate components of our previous model (Miao et al., <xref ref-type="bibr" rid="B23">2016a</xref>) in order to characterize cell cycle effects of drug combinations. We measured cell proliferation as temporal changes in total cell numbers, as well as the fraction of cells in each phase of the cell cycle, and used the absolute cell number in each cell cycle phase as a PD endpoint for model fitting and qualification. The cell cycle models feature the dimensions of time, drug concentration, and drug effects on cell subpopulations. The application of mathematical modeling of cell subpopulation responses to combination therapy, and gaining an understanding of drug effects upon the transition rates between cell cycle phases, provides a greater insight into the molecular mechanisms underlying the synergistic effects of gemcitabine and trabectedin.</p>
</sec>
<sec sec-type="materials and methods" id="s2">
<title>Materials and methods</title>
<sec>
<title>Reagents</title>
<p>Gemcitabine hydrochloride was purchased from Eli Lilly (Indianapolis, IN), dissolved in sterile double-distilled water, and stored at &#x02212;20&#x000B0;C at a stock concentration of 50 mM. Trabectedin, obtained as a gift from PharmaMar (Madrid, Spain), was prepared as a 1 mM stock solution in dimethylsulfoxide (DMSO) and stored at &#x02212;20&#x000B0;C.</p>
</sec>
<sec>
<title>Cell culture</title>
<p>The pancreatic cancer cell lines MiaPaCa-2 and BxPC-3 were purchased from American Type Culture Collection (ATCC). MiaPaCa-2 cells were grown in DMEM (Cellgro, Manassa, VA) supplemented with 10% (v/v) fetal bovine serum (Cellgro). BxPC-3 cells were cultured in RPMI (Cellgro), 10% (v/v) fetal bovine serum and 1% (v/v) sodium pyruvate (Gibco, Grand Island, NY). Cells were maintained in 5% CO<sub>2</sub> at 37&#x000B0;C with 95% humidity and grown as monolayers in T75 tissue culture flasks (BD Biosciences, Bedford, MA).</p>
</sec>
<sec>
<title>Cell proliferation assay</title>
<p>To enable exponential cell growth for the duration of the experiment, 1.5 &#x02212; 2 &#x000D7; 10<sup>6</sup> cells in 5 mL fresh medium were seeded in 6-well plates and allowed to adhere overnight. Cells then were treated in triplicate with 4 different concentrations of gemcitabine and trabectedin, alone or combined, for 6 different time intervals of up to 120 h (Table <xref ref-type="table" rid="T1">1</xref>). Equivalent volumes of water or DMSO were added as vehicle controls for the two drugs. At the appropriate times, triplicate wells of cells were washed twice with Dulbecco&#x00027;s phosphate buffered saline (Gibco) and suspended by incubating in 500 mL 1 &#x000D7; Trypsin EDTA (Cellgro) for 5 min. Cells were counted using a Coulter Counter model Z2 (Beckman Coulter, Hialeah, FL), and analyzed by flow cytometry.</p>
<table-wrap position="float" id="T1">
<label>Table 1</label>
<caption><p><bold>Concentrations of gemcitabine (G) and trabectedin (T) tested as single agents and in combination in cell culture studies</bold>.</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead>
<tr>
<th valign="top" align="left"><bold>Cell line</bold></th>
<th valign="top" align="left"><bold>Drug</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>Concentration (nM)</bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left">MiaPaCa-2</td>
<td valign="top" align="left">Gemcitabine (G)</td>
<td valign="top" align="left">0, 15, 23, 45</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="left">Trabectedin (T)</td>
<td valign="top" align="left">0, 0.8, 1, 1.5</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left" style="border-bottom: thin solid #000000;">&#x000A0;</td>
<td valign="top" align="left" style="border-bottom: thin solid #000000;">Combinations</td>
<td valign="top" align="left" style="border-bottom: thin solid #000000;">15G&#x0002B;0.8T, 23G&#x0002B;0.8T, 23G&#x0002B;1T, 45G&#x0002B;1T</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">BxPC-3</td>
<td valign="top" align="left">Gemcitabine (G)</td>
<td valign="top" align="left">0, 11, 17, 34</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="left">Trabectedin (T)</td>
<td valign="top" align="left">0, 0.5, 0.7, 1.1</td>
</tr>
<tr>
<td/>
<td valign="top" align="left">Combinations</td>
<td valign="top" align="left">11G&#x0002B;0.5T, 17G&#x0002B;0.5T, 17G&#x0002B;0.7T, 34G&#x0002B;1.1T</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</table-wrap>
</sec>
<sec>
<title>Cell cycle assay</title>
<p>Aliquots of the cell suspensions were fixed in 70% cold ethanol (Decan Laboratories, King of Prussia, PA) and stored at &#x02212;20&#x000B0;C until flow cytometry analysis, which was performed within 2 weeks. In brief, the ethanol was removed and cells were washed in cold Stain Buffer (BD Pharmingen, San Diego, CA) and treated for 30 min at room temperature in the dark with propidium iodide (PI) containing RNase (BD Pharmingen). Based upon analysis of the DNA content of each cell, histograms of cell distribution in the different cell cycle phases were obtained using a FACSort flow cytometer (Becton Dickinson, San Jose, CA). The CellQuest, WinList, and ModFit LT 4.0 software (Verity Software, Topsham, ME) were used for analysis of cell cycle distribution and determination of the fraction of cells in the <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub>, <italic>S</italic>, and <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phases. Apoptosis was measured by quantifying the <italic>sub G</italic><sub>1</sub> peak. Measurement accuracy was evaluated from the coefficient of variation (CV%). Each sample was assayed in triplicate. The number of cells in each cell cycle phase was obtained by multiplying the total cell numbers of each sample by the fraction of cells in each phase.</p>
</sec>
<sec>
<title>Mathematical model</title>
<p>The models were premised on known cell cycle processes with components informed by observations of perturbations caused by the drugs. Mathematical models (Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1</xref>) were developed based on a series of ordinary differential equations using a step-wise modeling approach to characterize the experimental data. In the first step, the cell cycle base model was constructed with saturation of cell numbers and contact inhibition of cell proliferation included to describe the vehicle control data. In the second step, the cell cycle base model was extended to include estimates of the cytostatic and cytotoxic effects of the single drugs. Model components for drug- and cell line-specific behaviors over time and concentration were included. Finally, the cell cycle models of gemcitabine and trabectedin were combined, and combination drug effects were incorporated in the model. Parameters estimated from previous steps were fixed when performing model fitting in the subsequent steps.</p>
<fig id="F1" position="float">
<label>Figure 1</label>
<caption><p><bold>Schematic of the pharmacodynamic models for single and combination drug effects on the cell cycle</bold>. <bold>(A)</bold> Cell cycle base model. <bold>(B)</bold> Alternative cell cycle base model. <bold>(C)</bold> Cell cycle model of gemcitabine for MiaPaCa-2 cells. <bold>(D)</bold> Cell cycle model of gemcitabine for BxPC-3 cells. <bold>(E)</bold> Cell cycle model of trabectedin for MiaPaCa-2 and BxPC-3 cells. <bold>(F)</bold> Cell cycle model of drug combination for MiaPaCa-2 cells. <bold>(G)</bold> Cell cycle model of drug combination for BxPC-3 cells.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphar-07-00421-g0001.tif"/>
</fig>
</sec>
<sec>
<title>Cell cycle base model</title>
<p>A cell cycle base model (Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1A</xref>; Hamed and Roth, <xref ref-type="bibr" rid="B16">2011</xref>; Hamed et al., <xref ref-type="bibr" rid="B17">2013</xref>) was used previously to characterize the time course of three cell cycle phases in the absence of drug:</p>
<disp-formula id="E1"><label>(1)</label><mml:math id="M1"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E2"><label>(2)</label><mml:math id="M2"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E3"><label>(3)</label><mml:math id="M3"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E4"><label>(4)</label><mml:math id="M4"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>G</italic><sub>1</sub> is the number of cells in <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> phase, <italic>S</italic> is the cell number in <italic>S</italic> phase, and <italic>G</italic><sub>2</sub> are cells in <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase. In our study, neither <italic>G</italic><sub>0</sub> and <italic>G</italic><sub>1</sub> nor <italic>G</italic><sub>2</sub> and <italic>M</italic> were distinguishable experimentally. The total cell number is <italic>R</italic><sub><italic>tot</italic></sub> and the first-order transition rates among the consecutive phases are <italic>k</italic><sub>1</sub>, <italic>k</italic><sub>2</sub> and <italic>k</italic><sub>3</sub>. Equations (1)&#x02013;(3) are a linear system and all phases have exponential behavior without saturation. The doubling time can be approximated by <italic>T</italic><sub><italic>d</italic></sub> &#x0003D; 1/<italic>k</italic><sub>1</sub> &#x0002B; 1/<italic>k</italic><sub>2</sub> &#x0002B; 1/<italic>k</italic><sub>3</sub>.</p>
<p>Saturation of total cell growth toward a maximal cell count at steady-state <italic>R</italic><sub><italic>ss</italic></sub> was introduced by slowing the doubling process in Equation (1) via:</p>
<disp-formula id="E5"><label>(5)</label><mml:math id="M5"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>with this modification <italic>T</italic><sub><italic>d</italic></sub> holds only for early times. Please note that multiplication of <italic>R</italic><sub><italic>ss</italic></sub> by 2 is necessary to adjust for the doubling factor at <italic>G2</italic>, see Appendix for details.</p>
<p>To account for cell contact inhibition, the outflow from <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> was modified by slowing the transition rate <italic>k</italic><sub>1</sub>. The final cell cycle model (Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1B</xref>) without drug effects is then:</p>
<disp-formula id="E6"><label>(6)</label><mml:math id="M6"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>1</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mtext>2</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mtext>1</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>50</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E7"><label>(7)</label><mml:math id="M7"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>50</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mtext>&#x02003;&#x000A0;&#x02003;</mml:mtext><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E8"><label>(8)</label><mml:math id="M8"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>S</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02003;&#x000A0;&#x02003;&#x000A0;&#x02003;&#x000A0;&#x02003;&#x000A0;&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E9"><label>(9)</label><mml:math id="M9"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>I</italic><sub><italic>max</italic></sub> is the maximal growth inhibition effect of cell contact, <italic>IT</italic><sub>50</sub> is the time when the half-maximal inhibition effect is achieved, and &#x003B3; is the Hill coefficient. For increasing times, the states of the three cell phases in Equations (6)&#x02013;(9) converge toward:</p>
<disp-formula id="E10"><label>(10)</label><mml:math id="M10"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>,</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E11"><label>(11)</label><mml:math id="M11"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>n</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The Appendix provides derivations of Equations (10) and (11).</p>
</sec>
<sec>
<title>Cell cycle model of gemcitabine and trabectedin as single agents</title>
<p>Gemcitabine and trabectedin have concentration- and time-dependent effects on the transition rates. In addition, the MiaPaCa-2 and BxPC-3 cell lines showed different behaviors, and appropriate model adjustments were necessary for these factors. To avoid repetitive representation of the specific model equations, we present a general model structure and list only the necessary adjustments for the different drugs and cell lines. The general model is:</p>
<disp-formula id="E12"><label>(12)</label><mml:math id="M12"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mtext>1</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>50</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E13"><label>(13)</label><mml:math id="M13"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mtext>1</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>T</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>50</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>2</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E14"><label>(14)</label><mml:math id="M14"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>2</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:msub><mml:msub><mml:mi>e</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>Z</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>3</mml:mtext></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn><mml:mrow><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E15"><label>(15)</label><mml:math id="M15"><mml:mtable columnalign='left'><mml:mtr><mml:mtd><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>S</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mtext>2</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>i</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mtext>2</mml:mtext></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>p</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>A</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>A</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mtext>0</mml:mtext><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;=&#x000A0;0</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E16"><label>(16)</label><mml:math id="M16"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mi>A</mml:mi></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>C</italic><sub><italic>Gem</italic></sub> and <italic>C</italic><sub><italic>Tbd</italic></sub> are the concentrations of gemcitabine and trabectedin, <italic>A</italic> is the cell number in the <italic>sub G</italic><sub>1</sub> phase, and <italic>k</italic><sub><italic>apop</italic></sub> is the first-order rate constant for apoptosis. Drug and cell-line effects on the transition rates are modeled by the effect functions <italic>e</italic><sub><italic>Z</italic>, 1</sub>, <italic>e</italic><sub><italic>Z</italic>, 2</sub>, and <italic>e</italic><sub><italic>Z</italic>, 3</sub> for gemcitabine and trabectedin, where <italic>Z</italic> denotes either the MiaPaCa-2 (M) or BxPC-3 (B) cell line. Apoptotic drug effects are described by on/off functions of the form:</p>
<disp-formula id="E17"><label>(17)</label><mml:math id="M17"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>{</mml:mo><mml:mrow><mml:mtable><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mn>4</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x02003;&#x02003;&#x02009;&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:mrow></mml:mrow></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>i</italic> &#x0003D; 1 indicates that a delayed apoptotic effect occurs as described by:</p>
<disp-formula id="E18"><label>(18)</label><mml:math id="M18"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>&#x0200A;&#x0200A;</mml:mtext><mml:mn>50</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E19"><label>(19)</label><mml:math id="M19"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>1</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>1</mml:mtext><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>=0</mml:mtext></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E20"><label>(20)</label><mml:math id="M20"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mn>1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>&#x003C4;</mml:mi><mml:mi>X</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x02212;</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:msub><mml:mi>K</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mtext>&#x0200A;</mml:mtext><mml:mi>X</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo stretchy='false'>(</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo stretchy='false'>)</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mi>j</mml:mi><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x02009;</mml:mtext><mml:mn>2</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>&#x02026;</mml:mo><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>4</mml:mn></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>K</italic><sub><italic>X</italic></sub> represents the non-linear cytotoxicity function, <italic>K</italic><sub><italic>j, X</italic></sub> are transit steps, <italic>K</italic><sub><italic>max, X</italic></sub> is the maximum killing rate, <italic>KC</italic><sub>50, <italic>X</italic></sub> is the sensitivity constant, and &#x003B3;<sub><italic>X</italic></sub> is the Hill coefficient. <italic>X</italic> indicates either <italic>Gem</italic> or <italic>Tbd</italic>. If no apoptotic effect exists, <italic>i</italic> &#x0003D; 0 in Equation (17). Four transit steps were previously found (Miao et al., <xref ref-type="bibr" rid="B23">2016a</xref>) optimal to describe the time delay.</p>
</sec>
<sec>
<title>Gemcitabine</title>
<p>The general cell cycle models structure described above was refined to characterize gemcitabine effects on MiaPaCa-2 (Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1C</xref>) and BxPC-3 (Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1D</xref>) cells. Gemcitabine-induced cell cycle arrest was modeled as inhibition of the transition rate between <italic>S</italic> and <italic>G</italic>2/<italic>M</italic> phase. It was assumed that gemcitabine induced apoptosis from <italic>S</italic> phase for MiaPaCa-2 cells and both <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub>, and <italic>S</italic> phases for BxPC-3 cells. This accounts for the greater sensitivity of BxPC-3 cells to gemcitabine compared to MiaPaCa-2 cells (Miao et al., <xref ref-type="bibr" rid="B23">2016a</xref>).</p>
<sec>
<title>Model equations for gemcitabine on MiaPaCa-2 cells</title>
<p>The transition rate <italic>k</italic><sub>1</sub> increases with gemcitabine concentrations as described by:</p>
<disp-formula id="E21"><label>(21)</label><mml:math id="M21"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where &#x003B1;<sub><italic>k</italic>1</sub> is a rate constant, and <italic>C</italic><sub><italic>ref</italic></sub> is a reference concentration. In this study, <italic>C</italic><sub><italic>ref</italic></sub> is always set to the lowest gemcitabine concentration in all subsequent terms. As a result, <italic>k</italic><sub>1</sub> will increase exponentially with increasing gemcitabine concentrations. Gemcitabine-induced cell cycle arrest in <italic>S</italic> phase is modeled by inhibition of transition rate <italic>k</italic><sub>2</sub> with:</p>
<disp-formula id="E22"><label>(22)</label><mml:math id="M22"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>50</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x02003;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>I</italic><sub><italic>max, Gem</italic></sub> represents gemcitabine maximum inhibition in <italic>S</italic> phase, <italic>IC</italic><sub>50, <italic>Gem</italic></sub> is the gemcitabine concentration inducing 50% of cell cycle arrest, and <sub>&#x003B3;<sub><italic>Gem</italic></sub>1</sub> is the Hill coefficient. Of note, the cell cycle arrest in <italic>S</italic> phase is concentration-dependent, and thus an exponential term with rate of <italic>k</italic> is used to describe increased inhibition as gemcitabine concentrations increase. <italic>C</italic><sub><italic>ref</italic></sub> is always set to the lowest gemcitabine concentration. The <italic>C</italic><sub><italic>ref</italic></sub> was used for gemcitabine not for trabectedin. This is because the concentration-response curve for gemcitabine is more gradual compared to trabectedin, and the gemcitabine concentrations were chosen at about 0, <inline-formula><mml:math id="M23"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>I</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>50</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:math></inline-formula>, <italic>IC</italic><sub>50</sub> and 2<italic>IC</italic><sub>50</sub> values for both cell lines, thus the concentration-dependency is more prominent at high concentrations for gemcitabine. For trabectedin, the concentration-response curve is steeper, so the concentration-dependency is more prominent and there is no need to incorporate <italic>C</italic><sub><italic>ref</italic></sub>. The exponential term has values between 0 and 1. The transition rate <italic>k</italic><sub>3</sub> is not affected by time and concentration, and we set:</p>
<disp-formula id="E23"><label>(23)</label><mml:math id="M24"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Apoptotic effects are assumed to occur in the <italic>S</italic> phase only, and therefore we have <inline-formula><mml:math id="M25"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M26"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M27"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The overall model utilizes Equations (12)&#x02013;(20) with Equations (21)&#x02013;(23), and the schematic is depicted in Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1C</xref>.</p>
</sec>
<sec>
<title>Model equations for gemcitabine on BxPC-3 cells</title>
<p>No effect of gemcitabine was observed on <italic>k</italic><sub>1</sub> and we set</p>
<disp-formula id="E24"><label>(24)</label><mml:math id="M28"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For early time points all drug-exposed cells are arrested in <italic>S</italic> phase. But this effect wanes with longer exposure times. Therefore, Equation (22) is extended by an exponential term, and the time- and concentration-dependent effect of gemcitabine on <italic>k</italic><sub>2</sub> is given by:</p>
<disp-formula id="E25"><label>(25)</label><mml:math id="M29"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>50</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The exponential term was applied to <italic>k</italic><sub>2</sub> to describe <italic>k</italic><sub>2</sub> increases with rate constant &#x003B1;<sub><italic>k</italic>2</sub>. This is based on the assumption that gemcitabine perturbs <italic>k</italic><sub>2</sub> by changing cell cycle regulation such as cyclin-CDK protein expression over time (Yip-Schneider et al., <xref ref-type="bibr" rid="B33">2001</xref>).</p>
<p>In addition, we assume that <italic>k</italic><sub>3</sub> increases as gemcitabine concentrations increase, as described by:</p>
<disp-formula id="E26"><label>(26)</label><mml:math id="M30"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;exp</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Apoptosis occurs in the <italic>G</italic><sub>1</sub> and <italic>S</italic> phases, and we set <inline-formula><mml:math id="M31"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M32"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M33"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The overall model includes Equations (12)&#x02013;(20) with Equations (24)&#x02013;(26). The schematic is depicted in Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1D</xref>.</p>
</sec>
</sec>
<sec>
<title>Trabectedin</title>
<p>Trabectedin-induced cell cycle arrest was modeled as inhibition of the transition from <italic>S</italic> to <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phases and from <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> to <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> phases, and cells in all cycle phases may commit to apoptosis. A diagram of the cell cycle model for trabectedin is shown in Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1E</xref>.</p>
<sec>
<title>Model equations for trabectedin on MiaPaCa-2 cells</title>
<p>The transition rate <italic>k</italic><sub>1</sub> increases with increasing trabectedin concentration by:</p>
<disp-formula id="E27"><label>(27)</label><mml:math id="M34"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The transition rate <italic>k</italic><sub>2</sub> increases over time by:</p>
<disp-formula id="E28"><label>(28)</label><mml:math id="M35"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>50</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>whereas <italic>k</italic><sub>3</sub> is inhibited over time:</p>
<disp-formula id="E29"><label>(29)</label><mml:math id="M36"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>50</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Additionally, apoptosis can initiate in all phases by setting <inline-formula><mml:math id="M37"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M38"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The overall model entails Equations (12)&#x02013;(20) with Equations (27)&#x02013;(29).</p>
</sec>
<sec>
<title>Model equations for trabectedin on BxPC-3 cells</title>
<p>Transition rates <italic>k</italic><sub>1</sub> and <italic>k</italic><sub>2</sub> were modeled with Equations (27) and (28). We assumed that the inhibition of transition rate <italic>k</italic><sub>3</sub> increases over time and <italic>k</italic><sub>3</sub> exhibits concentration-dependency:</p>
<disp-formula id="E30"><label>(30)</label><mml:math id="M39"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>50</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Apoptosis can initiate in all phases, described by <inline-formula><mml:math id="M40"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M41"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The overall model includes Equations (12)&#x02013;(20) with Equations (27), (28), and (30).</p>
</sec>
</sec>
<sec>
<title>Cell cycle model of drug combinations</title>
<p>The time- and concentration-dependent drug effects of gemcitabine and trabectedin as single agents on <italic>k</italic><sub>1</sub> and <italic>k</italic><sub>3</sub> are multiplied for the drug combination. Both drugs interact at the transition from <italic>S</italic> to <italic>G</italic>2/<italic>M</italic> phase and at the induction of apoptosis. Instead of multiplying the single effects, we assume competitive drug interactions for cell cycle arrest in <italic>S</italic> phase and apply the competitive combination effect term from Ari&#x000EB;ns et al. (Ariens et al., <xref ref-type="bibr" rid="B1">1957</xref>; Koch et al., <xref ref-type="bibr" rid="B20">2016</xref>). For the induction of apoptosis, the effects of both cytotoxic drug effects are summed (Miao et al., <xref ref-type="bibr" rid="B23">2016a</xref>). To account for remaining interaction effects not predicted by the model, two interaction parameters, &#x003C8;<sub>1</sub> and &#x003C8;<sub>2</sub> (Chakraborty and Jusko, <xref ref-type="bibr" rid="B3">2002</xref>; Koch et al., <xref ref-type="bibr" rid="B21">2009</xref>) were included at the points where the drugs interact on cell cycle inhibition and induction of apoptosis. If &#x003C8;<sub>1</sub> or &#x003C8;<sub>2</sub> equals 1, the effect of the combination is additive, based on the applied combination effect term. A &#x003C8;<sub>1</sub> or &#x003C8;<sub>2</sub> value smaller than 1 indicates synergistic interaction, and any value greater than 1 indicates antagonistic combination behavior.</p>
<sec>
<title>Model equations for combinations on MiaPaCa-2 cells</title>
<p>The drug interaction on <italic>k</italic><sub>1</sub> was modeled with multiplication of single drug effects. For <italic>k</italic><sub>1</sub> we obtain:</p>
<disp-formula id="E31"><label>(31)</label><mml:math id="M42"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Because both gemcitabine and trabectedin act on the transition from <italic>S</italic> to <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic>, we assumed a competitive behavior and multiplied the interaction parameter &#x003C8;<sub>1</sub> by the <italic>IC</italic><sub>50</sub> of gemcitabine:</p>
<disp-formula id="E32"><label>(32)</label><mml:math id="M43"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>50</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>50</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C8;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>50</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>50</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>and set</p>
<disp-formula id="E33"><label>(33)</label><mml:math id="M44"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>M</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>In Equation (18), &#x003C8;<sub>2</sub> is multiplied by the <italic>KC</italic><sub>50, <italic>Gem</italic></sub> of gemcitabine. Because gemcitabine has no effect on <italic>k</italic><sub>3</sub>, (compare Equation 23), the final equations for the combination model are Equations (12)&#x02013;(20) with Equations (29), (31)&#x02013;(33) where we set <inline-formula><mml:math id="M45"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M46"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math id="M47"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
<sec>
<title>Model equations for combinations on BxPC-3 cells</title>
<p>For <italic>k</italic><sub>1</sub> we apply Equation (27). The transit rate <italic>k</italic><sub>2</sub> is influenced by the competitive effect Equations (32) and a time-dependent effect, (compare Equation 25):</p>
<disp-formula id="E34"><label>(34)</label><mml:math id="M48"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>E</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>For <italic>k</italic><sub>3</sub>:</p>
<disp-formula id="E35"><label>(35)</label><mml:math id="M49"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mi>e</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>B</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>50</mml:mn><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B1;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo stretchy="false">(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>r</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>f</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo stretchy="false">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo class="qopname">exp</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003B2;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>C</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>The model equations are Equations (12)&#x02013;(20) with Equations (27), (32), (34), (35) and <inline-formula><mml:math id="M50"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M51"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mi>e</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math id="M52"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>T</mml:mi><mml:mi>b</mml:mi><mml:mi>d</mml:mi></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>=</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:mn>1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
</sec>
<sec>
<title>Data analysis</title>
<p>The modeling was performed using ADAPT 5 software (D&#x00027;Argenio et al., <xref ref-type="bibr" rid="B5">2009</xref>) with a naive pooled approach. Models were fitted to the data using the maximum likelihood (ML) estimation method. The variance model was:</p>
<disp-formula id="E36"><label>(36)</label><mml:math id="M53"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>V</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>&#x003C3;</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>Y</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>where <italic>V</italic><sub><italic>i</italic></sub> is the variance of the <italic>i</italic>th time point, &#x003C3;<sub>1</sub> and &#x003C3;<sub>2</sub> are variance model parameters, and <italic>Y</italic><sub><italic>i</italic></sub> is the predicted response at <italic>i</italic>th time point. The goodness of fit was assessed by visual inspection of model fittings, goodness-of-fit plots, the Akaike Information Criteria (AIC), and the coefficients of variation (CV %).</p>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="results" id="s3">
<title>Results</title>
<sec>
<title>Cell cycle without perturbation (baseline model)</title>
<p>Figure <xref ref-type="fig" rid="F2">2</xref> shows the cell cycle distribution of MiaPaCa-2 (Figures <xref ref-type="fig" rid="F2">2A,B</xref>) and BxPC-3 cells (Figures <xref ref-type="fig" rid="F2">2C,D</xref>) in the absence of drug. Both cell lines showed progressive accumulation in the <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> phase with time (Figures <xref ref-type="fig" rid="F2">2A,C</xref>). Numerous factors can cause accumulation of the cell population in the <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> phase. Serum starvation, a reduction in nutrients, or contact inhibition as a result of increasing cell confluence activate cell growth checkpoints and cell cycle arrest occurs at the <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> phase (Hayes et al., <xref ref-type="bibr" rid="B18">2005</xref>; Choresca et al., <xref ref-type="bibr" rid="B4">2009</xref>; Dalman et al., <xref ref-type="bibr" rid="B9">2010</xref>).</p>
<fig id="F2" position="float">
<label>Figure 2</label>
<caption><p><bold>Cell cycle phase distributions in the vehicle control groups for MiaPaCa-2 and BxPC-3 cells. (A,C)</bold> Percent of cells in <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub>, <italic>S</italic>, and <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phases at 0, 24, 48, 72, and 96 h (MiaPaCa-2) and 0, 16, 26, 48, 72, and 96 h (BxPC-3) for vehicle control groups. <italic>Columns</italic>, mean of triplicate; <italic>bars</italic>, SD. <italic>N</italic> &#x0003D; 3. <bold>(B,D)</bold> Data and model fitting of vehicle control groups. Numbers of cells in <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub>, <italic>S</italic>, and <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phases, as well as total cells over time, are represented by symbols. Model fittings based on the model of Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1B</xref> are indicated by lines.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphar-07-00421-g0002.tif"/>
</fig>
<p>Total cell numbers and the number of cells in different cycle phases, were modeled simultaneously with the cell cycle base model (Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1B</xref>). The model was able to characterize well the observed data (Figures <xref ref-type="fig" rid="F2">2B,D</xref>). Parameter estimates are shown in Table <xref ref-type="table" rid="T2">2</xref>. These model estimates were then fixed for subsequent analyses. The approximate doubling time <italic>T</italic><sub><italic>d</italic></sub> for MiaPaCa-2 was 31.9 and 16.8 h for BxPC-3 cells. Cells finally reached a steady-state <italic>R</italic><sub><italic>ss</italic></sub>, which was 6.00 &#x000D7; 10<sup>6</sup> <italic>cells</italic> (fixed to a value observed in the study, data not shown) for MiaPaCa-2 and 7.98 &#x000D7; 10<sup>5</sup> <italic>cells</italic> for BxPC-3 cells. Under the experimental conditions used here, the time to reach half of the maximal cell contact inhibition was 45.4 h for MiaPaCa-2 and 61.0 h for BxPC-3 cells.</p>
<table-wrap position="float" id="T2">
<label>Table 2</label>
<caption><p><bold>Pharmacodynamic model parameter estimates for two cell lines. Parameters were obtained after fitting to the cell cycle base model shown in Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1B</xref></bold>.</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead>
<tr>
<th valign="top" align="left"><bold>Cell Line Parameters</bold></th>
<th valign="top" align="left"><bold>Definition</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>Units</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>MiaPaCa-2 Estimate (CV%)</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>BxPC-3 Estimate (CV%)</bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>k</italic><sub>1</sub></td>
<td valign="top" align="left">Transition rate between <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> and <italic>S</italic> phase</td>
<td valign="top" align="center"><italic>h</italic><sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">0.0693 (7.92)</td>
<td valign="top" align="center">0.166 (6.58)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>k</italic><sub>2</sub></td>
<td valign="top" align="left">Transition rate between <italic>S</italic> and <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase</td>
<td valign="top" align="center"><italic>h</italic><sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">0.101 (4.11)</td>
<td valign="top" align="center">0.149 (5.43)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>k</italic><sub>3</sub></td>
<td valign="top" align="left">Transition rate between <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> and <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> phase</td>
<td valign="top" align="center"><italic>h</italic><sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">0.132 (3.99)</td>
<td valign="top" align="center">0.245 (5.78)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M54"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td valign="top" align="left">Initial cell number at <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> phase</td>
<td valign="top" align="center"><italic>cells</italic>&#x000D7;10<sup>3</sup></td>
<td valign="top" align="center">159 (5.30)</td>
<td valign="top" align="center">91.6 (4.60)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>S</italic><sup>0</sup></td>
<td valign="top" align="left">Initial cell number at <italic>S</italic> phase</td>
<td valign="top" align="center"><italic>cells</italic>&#x000D7;10<sup>3</sup></td>
<td valign="top" align="center">111 (5.55)</td>
<td valign="top" align="center">73.5 (4.75)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><inline-formula><mml:math id="M55"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>0</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula></td>
<td valign="top" align="left">Initial cell number at <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase</td>
<td valign="top" align="center"><italic>cells</italic>&#x000D7;10<sup>3</sup></td>
<td valign="top" align="center">64.9 (5.83)</td>
<td valign="top" align="center">30.2 (5.04)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>R</italic><sub><italic>ss</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Cell number at steady-state</td>
<td valign="top" align="center"><italic>cells</italic>&#x000D7;10<sup>3</sup></td>
<td valign="top" align="center">6000<xref ref-type="table-fn" rid="TN1a"><sup>a</sup></xref></td>
<td valign="top" align="center">798 (2.75)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>I</italic><sub><italic>max</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Maximum inhibition on <italic>k</italic><sub>1</sub></td>
<td/>
<td valign="top" align="center">0.922 (1.80)</td>
<td valign="top" align="center">0.868 (22.8)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>IT</italic><sub>50</sub></td>
<td valign="top" align="left">Time inducing 50% of maximum inhibition <italic>I</italic><sub><italic>max</italic></sub></td>
<td valign="top" align="center"><italic>h</italic></td>
<td valign="top" align="center">45.4 (6.31)</td>
<td valign="top" align="center">61.0 (14.4)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">&#x003B3;</td>
<td valign="top" align="left">Hill coefficient</td>
<td/>
<td valign="top" align="center">4.37 (16.9)</td>
<td valign="top" align="center">3.30 (43.8)</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<table-wrap-foot>
<fn id="TN1a">
<label>a</label>
<p><italic>The value is fixed</italic>.</p></fn>
</table-wrap-foot>
</table-wrap>
</sec>
<sec>
<title>Gemcitabine effects upon cell cycle and model prediction</title>
<p>Figure <xref ref-type="fig" rid="F3">3</xref> shows the effects of gemcitabine on the cell cycle distribution of MiaPaCa-2 (Figures <xref ref-type="fig" rid="F3">3A&#x02013;C</xref>) and BxPC-3 cells (Figures <xref ref-type="fig" rid="F3">3D&#x02013;F</xref>). As time increased, 45 nM gemcitabine induced <italic>S</italic> phase accumulation of MiaPaCa-2 cells (Figure <xref ref-type="fig" rid="F3">3A</xref> and Supplemental Table <xref ref-type="supplementary-material" rid="SM1">1</xref>). A gradual increase of cells in <italic>S</italic> phase also was observed after exposure of BxPC-3 cells to 34 <italic>nM</italic> gemcitabine (Figure <xref ref-type="fig" rid="F3">3D</xref> and Supplemental Table <xref ref-type="supplementary-material" rid="SM1">1</xref>). Gemcitabine-induced <italic>S</italic> phase cell cycle arrest was concentration-dependent for both MiaPaCa-2 (Figure <xref ref-type="fig" rid="F3">3B</xref>) and BxPC-3 cells (Figure <xref ref-type="fig" rid="F3">3E</xref>). Apoptosis, measured as the percentage of sub-diploid cells, appeared at the highest-tested gemcitabine concentrations for both cell lines.</p>
<fig id="F3" position="float">
<label>Figure 3</label>
<caption><p><bold>Gemcitabine effects on the cell cycle for MiaPaCa-2 and BxPC-3 cells</bold>. <bold>(A,D)</bold> Histograms showing temporal changes in cellular DNA content after incubation with 45 nM gemcitabine in MiaPaCa-2 cells and 34 nM in BxPC-3 cells. All data are in triplicate. <bold>(B,E)</bold> fraction of cells in <italic>subG</italic><sub>1</sub>, <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub>, <italic>S</italic>, and <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phases after incubating cells with concentrations of gemcitabine shown for 48 (MiaPaCa-2) or 76 (BxPC-3) h. <italic>Columns</italic>, mean of triplicate determinations; <italic>bars</italic>, SD. <bold>(C,F)</bold> Data and model fitting results of cells incubating cells with concentrations of gemcitabine shown for up to 120 h. Symbols represent data for cells numbers in <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub>, <italic>S</italic>, <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic>, <italic>subG</italic><sub>1</sub> phase as well as total cell numbers; lines show model fittings based on PD models in Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1C</xref> (MiaPaCa-2) and Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1D</xref> (BxPC-3).</p></caption>
<graphic xlink:href="fphar-07-00421-g0003.tif"/>
</fig>
<p>Based upon mechanisms of gemcitabine effects on the cell cycle, mathematical models were developed for MiaPaCa-2 (Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1C</xref>) and BxPC-3 cells (Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1D</xref>). Figures <xref ref-type="fig" rid="F3">3C,F</xref> show the model fittings. In general, the model well captured the trend of the observed data. Considering the large number and complexities of the datasets, model performance is acceptable. Table <xref ref-type="table" rid="T3">3</xref> shows parameter estimates for the drugs as single agents. Gemcitabine-induced <italic>S</italic> phase arrest was modeled as inhibition of the transition rate from <italic>S</italic> to <italic>G2/M</italic> phase. The maximum inhibition <italic>I</italic><sub><italic>max, Gem</italic></sub> was fixed to 1 for both cell lines. The concentrations that induced half-maximal <italic>S</italic> phase arrest <italic>IC</italic><sub>50, <italic>Gem</italic></sub> were 11.5nM for MiaPaCa-2 and 48.1 nM for BxPC-3. Because the maximal inhibition <italic>I</italic><sub><italic>max, Gem</italic></sub> was concentration-dependent, inhibition increased proportional to the rate constant <italic>k</italic>, which was 0.0281 nM<sup>&#x02212;1</sup> for MiaPaCa-2 and 1 nM<sup>&#x02212;1</sup> for BxPC-3 cells. The model assumed that gemcitabine-induced apoptosis occurred in <italic>S</italic> phase in MiaPaCa-2 cells, and in both <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> and <italic>S</italic> phases in BxPC-3 cells, and the parameters related to gemcitabine killing effects were fixed to parameters derived in our previous study (Miao et al., <xref ref-type="bibr" rid="B23">2016a</xref>). Minor differences between MiaPaCa-2 and BxPC-3 cells also included certain model assumptions; for MiaPaCa-2, it was assumed that <italic>k</italic><sub>1</sub> increased with rate of &#x003B1;<sub><italic>k</italic><sub>1</sub></sub> (0.0612 <italic>nM</italic><sup>&#x02212;1</sup>) with increased gemcitabine concentrations. For BxPC-3, it was assumed that <italic>k</italic><sub>2</sub> and <italic>k</italic><sub>3</sub> increased with rates of &#x003B1;<sub><italic>k</italic>2</sub> (0.0635 <italic>h</italic><sup>&#x02212;1</sup>) and &#x003B1;<sub><italic>k</italic>3</sub>(0.0605 <italic>nM</italic><sup>&#x02212;1</sup>) as gemcitabine concentrations increased.</p>
<table-wrap position="float" id="T3">
<label>Table 3</label>
<caption><p><bold>Pharmacodynamic model parameter estimates. Parameters were obtained after fitting to cell cycle models for either gemcitabine (Figures <xref ref-type="fig" rid="F1">1C,D</xref>) or trabectedin (Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1E</xref>) as single agents</bold>.</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead>
<tr>
<th valign="top" align="left"><bold>Cell line Parameters</bold></th>
<th valign="top" align="left"><bold>Definition</bold></th>
<th valign="top" align="left"><bold>Units</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>MiaPaCa-2 Estimate (CV%)</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>BxPC-3 Estimate (CV%)</bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>k</italic><sub><italic>apop</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Elimination rate from apoptosis compartment</td>
<td valign="top" align="left">h<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">0.0815 (8.71)</td>
<td valign="top" align="center">3.33 (17.4)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>I</italic><sub><italic>max, Gem</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Maximum inhibition of <italic>k</italic><sub>2</sub></td>
<td/>
<td valign="top" align="center">1<xref ref-type="table-fn" rid="TN2a"><sup>a</sup></xref></td>
<td valign="top" align="center">1<xref ref-type="table-fn" rid="TN2a"><sup>a</sup></xref></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>IC</italic><sub>50, <italic>Gem</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Gemcitabine concentration inducing 50% of <italic>I</italic><sub><italic>max, Gem</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">nM</td>
<td valign="top" align="center">11.5 (264)</td>
<td valign="top" align="center">48.1 (12.6)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">&#x003B3;<sub><italic>Gem</italic>1</sub></td>
<td valign="top" align="left">Hill coefficient for gemcitabine effects on cell cycle arrest at S phase</td>
<td/>
<td valign="top" align="center">5<xref ref-type="table-fn" rid="TN2a"><sup>a</sup></xref></td>
<td valign="top" align="center">5<xref ref-type="table-fn" rid="TN2a"><sup>a</sup></xref></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>k</italic></td>
<td valign="top" align="left">Rate constant increasing <italic>I</italic><sub><italic>max, Gem</italic></sub> with gemcitabine concentration</td>
<td valign="top" align="left">nM<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">0.0281 (7.47)</td>
<td valign="top" align="center">1<xref ref-type="table-fn" rid="TN2a"><sup>a</sup></xref></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">&#x003B1;<sub><italic>k</italic>1</sub></td>
<td valign="top" align="left">Rate constant <italic><bold>k</bold></italic><sub><italic><bold>1</bold></italic></sub> increases with gemcitabine concentration</td>
<td valign="top" align="left">nM<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">0.0612 (6.10)</td>
<td/>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">&#x003B1;<sub><italic>k</italic>2</sub></td>
<td valign="top" align="left">Rate constant <italic><bold>k</bold></italic><sub><italic><bold>2</bold></italic></sub> increases with time</td>
<td valign="top" align="left">h<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td/>
<td valign="top" align="center">0.0635 (13.7)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">&#x003B1;<sub><italic>k</italic>3</sub></td>
<td valign="top" align="left">Rate constant <italic><bold>k</bold></italic><sub><italic><bold>3</bold></italic></sub> increases with gemcitabine concentration</td>
<td valign="top" align="left">nM<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td/>
<td valign="top" align="center">0.0605 (8.21)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>I</italic><sub><italic>max, Tbd, S</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Trabectedin maximum inhibition at <italic>S</italic> phase arrest</td>
<td/>
<td valign="top" align="center">1<xref ref-type="table-fn" rid="TN2a"><sup>a</sup></xref></td>
<td valign="top" align="center">1<xref ref-type="table-fn" rid="TN2a"><sup>a</sup></xref></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>IC</italic><sub>50, <italic>Tbd, S</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Trabectedin concentration inducing 50% of <italic>I</italic><sub><italic>max, Tbd, S</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">nM</td>
<td valign="top" align="center">0.222 (&#x0003E;100)</td>
<td valign="top" align="center">1.03 (4.57)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">&#x003B3;<sub><italic>Tbd</italic>1</sub></td>
<td valign="top" align="left">Hill coefficient for trabectedin effects at <italic>S</italic> phase arrest</td>
<td/>
<td valign="top" align="center">5<xref ref-type="table-fn" rid="TN2a"><sup>a</sup></xref></td>
<td valign="top" align="center">5<xref ref-type="table-fn" rid="TN2a"><sup>a</sup></xref></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>I</italic><sub><italic>max, Tbd, G</italic>2</sub></td>
<td valign="top" align="left">Trabectedin maxium inhibition at <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase arrest</td>
<td/>
<td valign="top" align="center">1<xref ref-type="table-fn" rid="TN2a"><sup>a</sup></xref></td>
<td valign="top" align="center">1<xref ref-type="table-fn" rid="TN2a"><sup>a</sup></xref></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>IC</italic><sub>50, <italic>Tbd, G</italic>2</sub></td>
<td valign="top" align="left">Trabectedin concentration inducing 50% of <italic>I</italic><sub><italic>max, Tbd, G</italic>2</sub></td>
<td valign="top" align="left">nM</td>
<td valign="top" align="center">0.525 (5.87)</td>
<td valign="top" align="center">0.681 (5.64)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">&#x003B3;<sub><italic>Tbd</italic>2</sub></td>
<td valign="top" align="left">Hill coefficient for trabectedin effects at <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase arrest</td>
<td/>
<td valign="top" align="center">5<xref ref-type="table-fn" rid="TN2a"><sup>a</sup></xref></td>
<td valign="top" align="center">5<xref ref-type="table-fn" rid="TN2a"><sup>a</sup></xref></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>k</italic><sub><italic>S</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Rate constant <italic>I</italic><sub><italic>max, Tbd, S</italic></sub> decreases with time</td>
<td valign="top" align="left">h<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">1<xref ref-type="table-fn" rid="TN2a"><sup>a</sup></xref></td>
<td valign="top" align="center">0.00204 (135)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>k</italic><sub><italic>G</italic>2</sub></td>
<td valign="top" align="left">Rate constant <italic>I</italic><sub><italic>max, Tbd, G</italic>2</sub> increases with time</td>
<td valign="top" align="left">h<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">0.0270 (4.32)</td>
<td valign="top" align="center">0.0516 (21.1)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">&#x003B2;<sub><italic>k</italic>1</sub></td>
<td valign="top" align="left">Rate constant <italic><bold>k</bold></italic><sub><italic><bold>1</bold></italic></sub> increases with trabectedin concentration</td>
<td valign="top" align="left">nM<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">2.64 (2.60)</td>
<td valign="top" align="center">0.637 (12.1)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">&#x003B2;<sub><italic>k</italic>3</sub></td>
<td valign="top" align="left">Rate constant <italic><bold>k</bold></italic><sub><italic><bold>3</bold></italic></sub> increases with trabectedin concentration</td>
<td valign="top" align="left">nM<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td/>
<td valign="top" align="center">0.296 (66.3)</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>K</italic><sub><italic>max, Gem</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Maximal cell kill constant for gemcitabine</td>
<td valign="top" align="left">h<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">0.166<xref ref-type="table-fn" rid="TN2b"><sup>b</sup></xref></td>
<td valign="top" align="center">0.0613<xref ref-type="table-fn" rid="TN2b"><sup>b</sup></xref></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>KC</italic><sub>50, <italic>Gem</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Gemcitabine concentration inducing 50% of <italic>K</italic><sub><italic>max, Gem</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">nM</td>
<td valign="top" align="center">41.5<xref ref-type="table-fn" rid="TN2b"><sup>b</sup></xref></td>
<td valign="top" align="center">21.4<xref ref-type="table-fn" rid="TN2b"><sup>b</sup></xref></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">1/&#x003C4;<sub><italic>Gem</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Transit constant for gemcitabine</td>
<td valign="top" align="left">h<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">0.0370 (4.00)</td>
<td valign="top" align="center">0.0671<xref ref-type="table-fn" rid="TN2b"><sup>b</sup></xref></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">&#x003B3;<sub><italic>Gem</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Hill coefficient for gemcitabine</td>
<td/>
<td valign="top" align="center">0.527 (44.5)</td>
<td valign="top" align="center">2.08<xref ref-type="table-fn" rid="TN2b"><sup>b</sup></xref></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>K</italic><sub><italic>max, Tbd</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Maximal cell kill constant for trabectedin</td>
<td valign="top" align="left">h<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">0.0858<xref ref-type="table-fn" rid="TN2b"><sup>b</sup></xref></td>
<td valign="top" align="center">0.261<xref ref-type="table-fn" rid="TN2b"><sup>b</sup></xref></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>KC</italic><sub>50, <italic>Tbd</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Trabectedin concentration inducing 50% of <italic>K</italic><sub><italic>max</italic>&#x02212;<italic>Et</italic>743</sub></td>
<td valign="top" align="left">nM</td>
<td valign="top" align="center">1.63<xref ref-type="table-fn" rid="TN2b"><sup>b</sup></xref></td>
<td valign="top" align="center">6.31<xref ref-type="table-fn" rid="TN2b"><sup>b</sup></xref></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left">1/&#x003C4;<sub><italic>Tbd</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Transit constant for trabectedin</td>
<td valign="top" align="left">h<sup>&#x02212;1</sup></td>
<td valign="top" align="center">0.0569 (4.31)</td>
<td valign="top" align="center">0.0452<xref ref-type="table-fn" rid="TN2b"><sup>b</sup></xref></td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><italic>gamma</italic><sub><italic>Tbd</italic></sub></td>
<td valign="top" align="left">Hill coefficient for trabectedin</td>
<td/>
<td valign="top" align="center">2.43 (9.26)</td>
<td valign="top" align="center">1.07<xref ref-type="table-fn" rid="TN2b"><sup>b</sup></xref></td>
</tr>
</tbody>
</table>
<table-wrap-foot>
<fn id="TN2a">
<label>a</label>
<p><italic>The value is fixed</italic>.</p></fn>
<fn id="TN2b">
<label>b</label>
<p><italic>The value is fixed to parameter estimates from Table <xref ref-type="table" rid="T3">3</xref> in Miao et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B23">2016a</xref>)</italic>.</p></fn>
</table-wrap-foot>
</table-wrap>
</sec>
<sec>
<title>Trabectedin effects upon cell cycle and model prediction</title>
<p>Figure <xref ref-type="fig" rid="F4">4</xref> shows the effects of trabectedin on the cell cycle distribution for MiaPaCa- 2 (Figures <xref ref-type="fig" rid="F4">4A&#x02013;C</xref>) and BxPC-3 cells (Figures <xref ref-type="fig" rid="F4">4D&#x02013;F</xref>). For both cell lines, trabectedin induced cell cycle arrest at <italic>S</italic> phase at early time points, followed by progression to <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase at later time points. Figure <xref ref-type="fig" rid="F4">4A</xref> shows the cell cycle distribution of MiaPaCa-2 cells after exposure to 0.8 nM trabectedin for 0, 24, 48, 72, and 96 h. At 24 h, cell cycle arrest occurred in the <italic>S</italic> phase (Supplemental Table <xref ref-type="supplementary-material" rid="SM1">1</xref>). Similar effects were observed in BxPC-3 cells (Figure <xref ref-type="fig" rid="F4">4D</xref> and Supplemental Table <xref ref-type="supplementary-material" rid="SM1">1</xref>). Trabectedin effects on the cell cycle were concentration-dependent (Figures <xref ref-type="fig" rid="F4">4B,E</xref>), for both cell lines at early time points, and <italic>S</italic> phase accumulation increased with concentration. As exposure times increased (48&#x02013;76 h) the accumulation shifted from <italic>S</italic> to G<sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase.</p>
<fig id="F4" position="float">
<label>Figure 4</label>
<caption><p><bold>Trabectedin effects on the cell cycle for MiaPaCa-2 and BxPC-3 cells. (A,D)</bold> histograms showing temporal changes in cellular DNA content after continuous exposure of cells to 0.8 nM (MiaPaCa-2) or 1.1 nM (BxPC-3) trabectedin. All data are in triplicate. (<bold>B,E)</bold> Fraction of cells in <italic>sub G</italic><sub>1</sub>, <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub>, <italic>S</italic>, and <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase after incubating cells in the concentrations of trabectedin shown for 24, 48, and 72 h (MiaPaCa-2) or 26, 48, and 76 h (BxPC-3). <italic>Columns</italic>, mean of triplicate determinations; <italic>bars</italic>, SD. <bold>(C,F)</bold> Temporal change in number of cells in <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub>, <italic>S</italic>, <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic>, sub <italic>G</italic><sub>1</sub> phase, as well as total cell numbers, after incubating cells with concentrations of trabectedin shown for up to 120 (MiaPaCa-2) and 96 h (BxPC-3). Symbols represent observed data and lines represent fitted curves generated from PD model shown in Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1E</xref>.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphar-07-00421-g0004.tif"/>
</fig>
<p>Based upon the mechanistic effects of trabectedin on the cell cycle, mathematical models were developed (Figure <xref ref-type="fig" rid="F1">1E</xref>). Trabectedin effects on cell cycle checkpoints were modeled with inhibition effects on both <italic>S to G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase transition <italic>k</italic><sub>2</sub> and the <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> to <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> phase transition <italic>k</italic><sub>3</sub>. In order to characterize early <italic>S</italic> phase arrest followed by subsequent <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase arrest, models were constructed in such a way that <italic>S</italic> phase inhibition decreased with time with rate <italic>k</italic><sub><italic>S</italic></sub> and inhibition in <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase increased with time with rate <italic>k</italic><sub><italic>G</italic>2</sub>. The <italic>k</italic><sub><italic>S</italic></sub> was 1 h<sup>&#x02212;1</sup> for MiaPaCa-2 and 0.00204 h<sup>&#x02212;1</sup> for BxPC-3, whereas <italic>k</italic><sub><italic>G</italic>2</sub> was 0.0270 h<sup>&#x02212;1</sup> for MiaPaCa-2 and 0.0516 h<sup>&#x02212;1</sup> for BxPC-3 cells. Trabectedin concentrations inducing half-maximal <italic>S</italic> phase inhibition (<italic>IC</italic><sub>50, <italic>Tbd, S</italic></sub>) were 0.222 nM for MiaPaCa-2 and 1.03 nM for BxPC-3 cells. Concentrations inducing half-maximal <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase inhibition (<italic>IC</italic><sub>50, <italic>Tbd, G</italic>2</sub>) were 0.525 nM for MiaPaCa-2 and 0.681 nM for BxPC-3 cells, suggesting that MiaPaCa-2 cells are also more sensitive to trabectedin-induced <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase arrest than BxPC-3 cells. In addition, we also assumed concentration-dependent trabectedin effects on <italic>k</italic><sub>1</sub>, with rates of &#x003B2;<sub><italic>k</italic>1</sub> of 2.64 nM<sup>&#x02212;1</sup> for MiaPaCa-2 and 0.637 nM<sup>&#x02212;1</sup> for BxPC-3. For BxPC-3, <italic>k</italic><sub>3</sub> also increased with trabectedin concentration, with a rate of &#x003B2;<sub><italic>k</italic>3</sub> of 0.296 <italic>nM</italic><sup>&#x02212;1</sup>. Finally, trabectedin-induced apoptosis was assumed to occur in all cell cycle phases. For both cell lines, the parameters related to trabectedin killing effects were fixed to values obtained previously (Miao et al., <xref ref-type="bibr" rid="B23">2016a</xref>).</p>
</sec>
<sec>
<title>Modeling combined drug effects upon cell cycle</title>
<p>Analysis of experimental data suggested that trabectedin and gemcitabine exert different effects upon cell cycle progression. For both cell lines, gemcitabine induced cell cycle arrest in <italic>S</italic> phase (Figure <xref ref-type="fig" rid="F3">3</xref>), but with trabectedin a population of cells passed through <italic>S</italic> phase and accumulated in <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase cells (Figure <xref ref-type="fig" rid="F4">4</xref>). In order to model combined drug effects upon the cell cycle, the PD models for the single agents were integrated (Figures <xref ref-type="fig" rid="F1">1F,G</xref>) and used to fit simultaneously the data for four different drug concentration combinations on MiaPaCa-2 (Figure <xref ref-type="fig" rid="F5">5A</xref>) and BxPC-3 cells (Figure <xref ref-type="fig" rid="F5">5B</xref>). Figure <xref ref-type="fig" rid="F5">5C</xref> shows the BxPC-3 cell growth model fitting of experimental data for BxPC-3 cells. The model captured the trend of the data well.</p>
<fig id="F5" position="float">
<label>Figure 5</label>
<caption><p><bold>Drug combination effects and model-fittings based on individual drug mechanisms for MiaPaCa-2 and BxPC-3 cells. (A,B)</bold> Observed data and model fitting results for cells exposed to different combinations of drug concentrations. Symbols represent cell numbers in <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub>, <italic>S</italic>, <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic>, and sub <italic>G</italic><sub>1</sub> phases; lines depict model fittings to the PD model shown in Figures <xref ref-type="fig" rid="F1">1F,G</xref>. <bold>(C)</bold> Shown are temporal cell proliferation profiles and model fitting results for single drug effects and four different drug combinations for total BxPC-3 cells. Symbols represent experimental data and lines indicate the corresponding model fittings.</p></caption>
<graphic xlink:href="fphar-07-00421-g0005.tif"/>
</fig>
<p>Table <xref ref-type="table" rid="T4">4</xref> provides parameter estimates and statistics for the combined drugs. For both cell lines, a competitive interaction equation was used to model <italic>S</italic> phase inhibition by the two drugs. The interaction term &#x003C8;<sub>1</sub> was multiplied at <italic>IC</italic><sub>50, <italic>Gem</italic></sub>. The &#x003C8;<sub>1</sub> interaction parameter was fixed to 1 for MiaPaCa-2 cells (because modeling of &#x003C8;<sub>1</sub> for <italic>S</italic> phase inhibition resulted in a value of about 1) and estimated as 0.975 for BxPC-3 cells, suggesting additive drug interaction on <italic>S</italic> phase inhibition. The &#x003C8;<sub>2</sub> was multiplied by <italic>KC</italic><sub>50, <italic>Gem</italic></sub> to characterize drug interactions for induction of apoptosis. Estimates of &#x003C8;<sub>2</sub> were 0.499 for MiaPaCa-2 cells and 0.363 for BxPC-3 cells, indicating synergistic interactions in inducing apoptosis.</p>
<table-wrap position="float" id="T4">
<label>Table 4</label>
<caption><p><bold>Pharmacodynamic interaction model parameter estimates</bold>.</p></caption>
<table frame="hsides" rules="groups">
<thead>
<tr>
<th valign="top" align="left"><bold>Parameters</bold></th>
<th valign="top" align="left"><bold>Definition</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>MiaPaCa-2 Estimates (CV%) 95% CI</bold></th>
<th valign="top" align="center"><bold>BxPC-3 Estimates (CV%) 95%CI</bold></th>
</tr>
</thead>
<tbody>
<tr>
<td valign="top" align="left"><bold>&#x003C8;<sub>1</sub></bold></td>
<td valign="top" align="left">Interaction term for <italic>S</italic> phase inhibition</td>
<td valign="top" align="center">1<xref ref-type="table-fn" rid="TN3a"><sup>a</sup></xref></td>
<td valign="top" align="center">0.975 (35.9) 0.275&#x02013;1.675</td>
</tr>
<tr>
<td valign="top" align="left"><bold>&#x003C8;<sub>2</sub></bold></td>
<td valign="top" align="left">Interaction term for induction of apoptosis</td>
<td valign="top" align="center">0.499 (74.5) 0&#x02212;1.243</td>
<td valign="top" align="center">0.363 (16.8) 0.241&#x02013;0.485</td>
</tr>
</tbody>
</table>
<table-wrap-foot>
<fn id="TN3a">
<label>a</label>
<p><italic>The value is fixed</italic>.</p></fn>
<p><italic>Parameters were obtained after fitting to cell cycle models for combined drug interaction effects (Figures <xref ref-type="fig" rid="F1">1F,G</xref>)</italic>.</p>
</table-wrap-foot>
</table-wrap>
</sec>
</sec>
<sec sec-type="discussion" id="s4">
<title>Discussion</title>
<p>Mathematical models serve to help integrate information from complex studies, assess mechanisms of drug interactions, and guide selection and optimization of drug combinations. We previously introduced a mathematical framework based on a semi mechanism-based approach to model gemcitabine and trabectedin combination effects on pancreatic cancer cells (Miao et al., <xref ref-type="bibr" rid="B23">2016a</xref>). That simple and reasonable approach could be applied to other drugs, and could also be useful to characterize time- and concentration-dependent drug-drug interactions. The present work goes beyond such semi-mechanistic models. It incorporates cell subpopulation information and enlarges the previous model in order to characterize drug combination effects of gemcitabine and trabectedin on cell cycle distribution.</p>
<p>Cancer cells are heterogeneous and asynchronous populations are composed of cell subpopulations in different cycle phases (Evan and Vousden, <xref ref-type="bibr" rid="B11">2001</xref>). Drug sensitivity or mechanism may vary for cells in different cycle phases. Cell cycle arrest at different phases could influence cell sensitivity or resistance to drugs significantly and affect overall responses to single or multiple chemotherapeutic agents. To account for such drug effects, we developed four cell cycle models: a cell cycle base model lacking drug effects, cell cycle models for gemcitabine and trabectedin as single agents, and a cell cycle model for drug combinations. The models were applied to large experimental datasets that captured relevant pharmacodynamic endpoints such as cell proliferation, cell cycle phase, and induction of apoptosis. A step-wise modeling approach was used, first fitting the control (vehicle) data to the cell cycle base model (Figure <xref ref-type="fig" rid="F2">2</xref>), followed by fitting single drug effects to the cell cycle models of gemcitabine (Figure <xref ref-type="fig" rid="F3">3</xref>) and trabectedin (Figure <xref ref-type="fig" rid="F4">4</xref>). Ultimately, the combined data were fitted with a cell cycle model of the drug combination (Figure <xref ref-type="fig" rid="F5">5</xref>).</p>
<p>The total cell number was measured during drug exposure, as was the fraction of cells in each cycle phase (<italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub>, <italic>S</italic>, <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic>) and in apoptosis (<italic>sub G</italic><sub>1</sub>). The developed model incorporates not only changes in cell cycle distribution, but also the dynamics of the whole cell population. The dataset was large, consisting of &#x0007E;500 samples that each provided data for 5 cell populations, and was analyzed using ordinary differential equations.</p>
<p>The proposed cell cycle model framework was developed based on drug mechanisms observed in the study. For the vehicle-treated controls, the data show that the <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> fraction increased with time, reflecting the fact that when cells reach confluence, contact inhibition occurs, nutrients may become limited, and a cell growth checkpoint is activated toward the end of <italic>G</italic><sub>1</sub> phase. If cells are able to progress to <italic>S</italic> phase, normal cycling occurs. Otherwise, cells enter a resting <italic>G</italic><sub>0</sub> phase until they are able to resume cycling. For the vehicle control group, the logistic growth function was used to characterize saturation of total cells, while contact inhibition was used to characterize <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> phase cells increasing over time. The contact inhibition was modeled with a time-dependent Hill function. We have also tested contact inhibition with a feedback loop where the inhibition of <italic>k</italic><sub>1</sub> is dependent on <italic>R</italic><sub><italic>tot</italic></sub>. However, the time-dependent Hill type of equation was chosen as it allows us to estimate the time where the half-maximal effects of cell contact inhibition occurs and to simplify the convergence analysis as presented in the Appendix. Our model for gemcitabine was initially premised on that of Hamed et al. (<xref ref-type="bibr" rid="B17">2013</xref>), but more extensive measurements provided clearer insights into drug effects on apoptosis. Further, for gemcitabine, time- and concentration-dependent cell cycle arrest occurred at the <italic>S</italic> phase, consistent with previous results (Yip-Schneider et al., <xref ref-type="bibr" rid="B33">2001</xref>; Morgan et al., <xref ref-type="bibr" rid="B25">2005</xref>). The gemcitabine-induced <italic>S</italic> phase arrest was modeled as both an increase in the transition rate from <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> and an inhibition of transition rates from <italic>S</italic> phase to <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase. The <italic>S</italic> phase arrest increased with gemcitabine concentrations. Therefore, gemcitabine-induced cell death is modeled with a non-linear killing function, with the delay of killing effects modeled by four transit compartments. Trabectedin induced cell cycle arrest in <italic>S</italic> phase at earlier time points, but at later times, cells progressed through <italic>S</italic> to <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phase. In order to capture the time-dependency, equations were constructed such that an inhibition term on the transition from <italic>S</italic> to <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> decreased with time, and the inhibition term on the transition from <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> to <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> increased with time. In addition, we assumed that cells in all three cell cycle phases can commit to apoptosis after drug treatment. The models employed a similar basic structure for both MiaPaCa-2 and BxPC-3 cells, with only minor changes required to reflect the unique characteristics of the specific cell line. For example gemcitabine induced apoptosis in <italic>S</italic> phase for MiaPaCa-2 cells, but apoptosis occurred in BxPC-3 cells in both <italic>S</italic> and <italic>G</italic><sub>0</sub>/<italic>G</italic><sub>1</sub> phases. The models were constructed with differences between cell lines. For example, based on the <italic>KC</italic><sub>50</sub> of the two cell lines (Miao et al., <xref ref-type="bibr" rid="B23">2016a</xref>), MiaPaCa-2 is more trabectedin-sensitive while BxPC-3 is more gemcitabine-sensitive. In addition, the two cells lines also have phenotypic and genotypic differences; for example, MiaPaCa-2 has mutant K-ras and p53 genes, whereas BxPC-3 has wild-type K-ras and p53 genes (Deer et al., <xref ref-type="bibr" rid="B10">2010</xref>). The final model permitted a higher-resolution investigation of the basis of the synergistic interaction of these drugs than previously (Miao et al., <xref ref-type="bibr" rid="B23">2016a</xref>). An interaction term &#x003C8; was incorporated into specific mechanistic model components to explore model behavior when interactions in those mechanisms were hypothesized to explain observed drug effects of the combination that exceeded model predictions. In the final developed model, &#x003C8;<sub>1</sub> was applied to represent drug interactions at the point of <italic>S</italic> phase arrest, and &#x003C8;<sub>2</sub> was applied to represent drug interactions at the point of induction of apoptosis. However, &#x003C8;<sub>1</sub> was approximately equal to 1, suggesting that drug interactions in inducing <italic>S</italic> phase accumulation were additive, whereas &#x003C8;<sub>2</sub> was &#x0003C;1, suggesting that drug interactions in inducing apoptosis were synergistic.</p>
<p>Cell-cycle-specific compartmental models have been applied previously for investigation of cancer chemotherapy agents. Simple models can be constructed with as few as 4-5 compartments that represent each cycle phase (Kozusko et al., <xref ref-type="bibr" rid="B22">2001</xref>; Florian et al., <xref ref-type="bibr" rid="B13">2005</xref>; Ribba et al., <xref ref-type="bibr" rid="B28">2009</xref>). Compartments can be added to represent apoptosis or other death mechanisms (Basse et al., <xref ref-type="bibr" rid="B2">2004</xref>; Panetta et al., <xref ref-type="bibr" rid="B27">2006</xref>; Sherer et al., <xref ref-type="bibr" rid="B31">2006</xref>; Zhu et al., <xref ref-type="bibr" rid="B34">2015</xref>), and additional components may be included to account for more complex pharmacological mechanisms such as cell cycle regulation (Senderowicz, <xref ref-type="bibr" rid="B30">2004</xref>; Ferrell et al., <xref ref-type="bibr" rid="B12">2011</xref>). Most existing cell cycle models characterize single drug effects; few reports model drug combinations (Gardner, <xref ref-type="bibr" rid="B15">2002</xref>; Zhu et al., <xref ref-type="bibr" rid="B34">2015</xref>). Because of the layers of complexities in larger and richer data sets, there is a need for models to account for those complexities. The cell cycle models developed here allow investigation of the specific effects of the individual drugs in combination therapy upon cell cycle progression. For example, we identified that gemcitabine exerts influence in the <italic>S</italic> phase, whereas trabectedin exerts influence in both <italic>S</italic> and <italic>G</italic><sub>2</sub>/<italic>M</italic> phases. In addition, the models have the flexibility to account for conditions under which drug effects upon specific cycle phases or phase transitions are concentration- or time-dependent. For example, the degree of gemcitabine-induced <italic>S</italic> phase arrest increased with concentration. Finally, the developed model was able to account for cell line differences; the two cell lines investigated are different in phenotype and genotype (Deer et al., <xref ref-type="bibr" rid="B10">2010</xref>), and in their sensitivity to gemcitabine and trabectedin (Miao et al., <xref ref-type="bibr" rid="B23">2016a</xref>). Model development showed that to capture differences in cell line&#x02013;specific behaviors, drug effects may be hypothesized to affect different, or even multiple cycle phase transition rates, and apoptosis may be induced from different cell cycle phases.</p>
<p>Traditional approaches to model tumor growth often include a logistic or Gompertzian growth model. Such models are empirical and do not take into account complex biological mechanisms such as the cell cycle dynamics of subpopulations. Here we used models based upon cell cycle structure to describe cancer cell growth and drug effects. The final model characterized very well not only cell cycle dynamics, but also cancer cell proliferation (Figure <xref ref-type="fig" rid="F5">5C</xref>). The model can characterize cancer cell growth without drug perturbation, and growth in response to single- or combined cell-cycle-specific agents.</p>
<p>In conclusion, we have modeled chemotherapeutic drug effects of single and combined agents on pancreatic cancer cell cycle dynamics and apoptosis. The study suggests a basis for the overall gemcitabine/trabectedin synergy observed previously (Miao et al., <xref ref-type="bibr" rid="B23">2016a</xref>) when examines cell cycle subpopulations. The proposed model structure is not limited to gemcitabine and trabectedin as single or combined agents, and can be adapted to investigate efficacy of other cell-cycle specific agents. Even though the cell cycle models developed in this study are used to characterize <italic>in vitro</italic> data, the model structures may be kept and integrated with more model components accounting for cell and tissue heterogeneity when translating to <italic>in vivo</italic> work. However, the mechanisms underlying synergy within specific cell subpopulations remains undefined at the level of protein- and pathway interactions. Further research, employing approaches such as high-resolution proteomic investigation of drug action, may provide the means to integrate information at that scale into the model structure proposed here.</p>
<p>The model components and complications that were introduced in this report for the dual drug effects on MiaPaCa-2 cells have been largely confirmed in our further studies that utilized proteomic and western blot methods to assess drug effects on various signaling pathways (Miao et al., <xref ref-type="bibr" rid="B24">2016b</xref>). The present report reflects the second part of our multi-stage efforts to perform studies that employ modeling to assess relevance of diverse physiologic and pharmacologic processes and then employ more sophisticated methodology to delve into possible and identified mechanisms and complexities.</p>
</sec>
<sec id="s5">
<title>Author contributions</title>
<p>Participated in research design: XM and WJJ. Conducted experiments: XM. Performed data analysis: XM and GK. Wrote or contributed to the writing of the manuscript: XM, GK, SAO, RMS, WJJ.</p>
</sec>
<sec id="s6">
<title>Funding</title>
<p>This work was supported by National Institutes of Health Grants 24211 to WJJ and CA168454 and CA198096 to RMS, the National Research Fund, Luxembourg to GK, and co-funded under the Marie Curie Actions of the European Commission (FP7-COFUND).</p>
<sec>
<title>Conflict of interest statement</title>
<p>The authors declare that the research was conducted in the absence of any commercial or financial relationships that could be construed as a potential conflict of interest.</p>
</sec>
</sec>
</body>
<back>
<ack>
<p>The authors would like to acknowledge the assistance of Nancy Pyszczynski for facilitating data analysis using the FACSCalibur flow cytometer. The authors also thank Dr. Paul Wallace and Joseph D. Tario of Roswell Park Cancer Institute for their support and help with the project. Trabectedin was a gift from PharmaMar.</p>
</ack>
<sec sec-type="supplementary-material" id="s7">
<title>Supplementary material</title>
<p>The Supplementary Material for this article can be found online at: <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fphar.2016.00421/full#supplementary-material">http://journal.frontiersin.org/article/10.3389/fphar.2016.00421/full#supplementary-material</ext-link></p>
<supplementary-material xlink:href="Presentation1.pdf" id="SM1" mimetype="application/pdf" xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink"/>
</sec>
<ref-list>
<title>References</title>
<ref id="B1">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ariens</surname> <given-names>E. J.</given-names></name> <name><surname>Van Rossum</surname> <given-names>J. M.</given-names></name> <name><surname>Simonis</surname> <given-names>A. M.</given-names></name></person-group> (<year>1957</year>). <article-title>Affinity, intrinsic activity and drug interactions</article-title>. <source>Pharmacol. Rev.</source> <volume>9</volume>, <fpage>218</fpage>&#x02013;<lpage>236</lpage>. <pub-id pub-id-type="pmid">13465302</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B2">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Basse</surname> <given-names>B.</given-names></name> <name><surname>Baguley</surname> <given-names>B. C.</given-names></name> <name><surname>Marshall</surname> <given-names>E. S.</given-names></name> <name><surname>Joseph</surname> <given-names>W. R.</given-names></name> <name><surname>van Brunt</surname> <given-names>B.</given-names></name> <name><surname>Wake</surname> <given-names>G.</given-names></name> <etal/></person-group>. (<year>2004</year>). <article-title>Modeling cell death in human tumor cell lines exposed to the anticancer drug paclitaxel</article-title>. <source>J. Math. Biol.</source> <volume>49</volume>, <fpage>329</fpage>&#x02013;<lpage>357</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00285-003-0254-2</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">15657794</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B3">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Chakraborty</surname> <given-names>A.</given-names></name> <name><surname>Jusko</surname> <given-names>W. J.</given-names></name></person-group> (<year>2002</year>). <article-title>Pharmacodynamic interaction of recombinant human interleukin-10 and prednisolone using <italic>in vitro</italic> whole blood lymphocyte proliferation</article-title>. <source>J. Pharm. Sci.</source> <volume>91</volume>, <fpage>1334</fpage>&#x02013;<lpage>1342</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1002/jps.3000</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">11977109</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B4">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Choresca</surname> <given-names>C. H.</given-names> <suffix>Jr.</suffix></name> <name><surname>Koo</surname> <given-names>O. J.</given-names></name> <name><surname>Oh</surname> <given-names>H. J.</given-names></name> <name><surname>Hong</surname> <given-names>S. G.</given-names></name> <name><surname>Gomez</surname> <given-names>D. K.</given-names></name> <name><surname>Kim</surname> <given-names>J. H.</given-names></name> <etal/></person-group>. (<year>2009</year>). <article-title>Different culture conditions used for arresting the G0/G1 phase of the cell cycle in goldfish (<italic>Carassius auratus</italic>) caudal fin-derived fibroblasts</article-title>. <source>Cell Biol. Int.</source> <volume>33</volume>, <fpage>65</fpage>&#x02013;<lpage>70</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cellbi.2008.09.015</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">18977451</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B5">
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>D&#x00027;Argenio</surname> <given-names>D. Z.</given-names></name> <name><surname>Schumitzky</surname> <given-names>A.</given-names></name> <name><surname>Wang</surname> <given-names>X.</given-names></name></person-group> (<year>2009</year>). <source>ADAPT 5 User&#x00027;s Guide: Pharmacokinetic/Pharmacodynamics Systems Analysis Software.</source> <publisher-loc>Los Angeles, CA</publisher-loc>: <publisher-name>Biomedical Simulations Resource</publisher-name>.</citation>
</ref>
<ref id="B6">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>D&#x00027;Incalci</surname> <given-names>M.</given-names></name> <name><surname>Erba</surname> <given-names>E.</given-names></name> <name><surname>Damia</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Galliera</surname> <given-names>E.</given-names></name> <name><surname>Carrassa</surname> <given-names>L.</given-names></name> <name><surname>Marchini</surname> <given-names>S.</given-names></name> <etal/></person-group>. (<year>2002</year>). <article-title>Unique features of the mode of action of ET-743</article-title>. <source>Oncologist</source> <volume>7</volume>, <fpage>210</fpage>&#x02013;<lpage>216</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1634/theoncologist.7-3-210</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">12065793</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B7">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>D&#x00027;Incalci</surname> <given-names>M.</given-names></name> <name><surname>Galmarini</surname> <given-names>C. M.</given-names></name></person-group> (<year>2010</year>). <article-title>A review of trabectedin (ET-743): a unique mechanism of action</article-title>. <source>Mol. Cancer Ther.</source> <volume>9</volume>, <fpage>2157</fpage>&#x02013;<lpage>2163</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1158/1535-7163.MCT-10-0263</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">20647340</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B8">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>D&#x00027;Incalci</surname> <given-names>M.</given-names></name> <name><surname>Zambelli</surname> <given-names>A.</given-names></name></person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Trabectedin for the treatment of breast cancer</article-title>. <source>Expert Opin. Investig. Drugs.</source> <volume>25</volume>, <fpage>105</fpage>&#x02013;<lpage>115</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1517/13543784.2016.1124086</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">26592307</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B9">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Dalman</surname> <given-names>A.</given-names></name> <name><surname>Eftekhari-Yazdi</surname> <given-names>P.</given-names></name> <name><surname>Valojerdi</surname> <given-names>M. R.</given-names></name> <name><surname>Shahverdi</surname> <given-names>A.</given-names></name> <name><surname>Gourabi</surname> <given-names>H.</given-names></name> <name><surname>Janzamin</surname> <given-names>E.</given-names></name> <etal/></person-group>. (<year>2010</year>). <article-title>Synchronizing cell cycle of goat fibroblasts by serum starvation causes apoptosis</article-title>. <source>Reprod. Domest. Anim.</source> <volume>45</volume>, <fpage>e46</fpage>&#x02013;<lpage>e53</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1111/j.1439-0531.2009.01520.x</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">19788523</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B10">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Deer</surname> <given-names>E. L.</given-names></name> <name><surname>Gonz&#x000E1;lez-Hern&#x000E1;ndez</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>Coursen</surname> <given-names>J. D.</given-names></name> <name><surname>Shea</surname> <given-names>J. E.</given-names></name> <name><surname>Ngatia</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>Scaife</surname> <given-names>C. L.</given-names></name> <etal/></person-group>. (<year>2010</year>). <article-title>Phenotype and genotype of pancreatic cancer cell lines</article-title>. <source>Pancreas</source> <volume>39</volume>, <fpage>425</fpage>&#x02013;<lpage>435</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1097/MPA.0b013e3181c15963</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">20418756</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B11">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Evan</surname> <given-names>G. I.</given-names></name> <name><surname>Vousden</surname> <given-names>K. H.</given-names></name></person-group> (<year>2001</year>). <article-title>Proliferation, cell cycle and apoptosis in cancer</article-title>. <source>Nature</source> <volume>411</volume>, <fpage>342</fpage>&#x02013;<lpage>348</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/35077213</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">11357141</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B12">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ferrell</surname> <given-names>J. E.</given-names> <suffix>Jr.</suffix></name> <name><surname>Tsai</surname> <given-names>T. Y.</given-names></name> <name><surname>Yang</surname> <given-names>Q.</given-names></name></person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Modeling the cell cycle: why do certain circuits oscillate?</article-title> <source>Cell</source> <volume>144</volume>, <fpage>874</fpage>&#x02013;<lpage>885</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.cell.2011.03.006</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">21414480</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B13">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Florian</surname> <given-names>J. A.</given-names> <suffix>Jr.</suffix></name> <name><surname>Eiseman</surname> <given-names>J. L.</given-names></name> <name><surname>Parker</surname> <given-names>R. S.</given-names></name></person-group> (<year>2005</year>). <article-title>Accounting for quiescent cells in tumour growth and cancer treatment</article-title>. <source>Syst. Biol. (Stevenage).</source> <volume>152</volume>, <fpage>185</fpage>&#x02013;<lpage>192</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1049/ip-syb:20050041</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">16986259</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B14">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Gajate</surname> <given-names>C.</given-names></name> <name><surname>An</surname> <given-names>F.</given-names></name> <name><surname>Mollinedo</surname> <given-names>F.</given-names></name></person-group> (<year>2002</year>). <article-title>Differential cytostatic and apoptotic effects of ecteinascidin-743 in cancer cells. Transcription-dependent cell cycle arrest and transcription-independent JNK and mitochondrial mediated apoptosis</article-title>. <source>J. Biol. Chem.</source> <volume>277</volume>, <fpage>41850</fpage>&#x02013;<lpage>41859</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1074/jbc.M204644200</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">12198119</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B15">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Gardner</surname> <given-names>S. N.</given-names></name></person-group> (<year>2002</year>). <article-title>Modeling multi-drug chemotherapy: tailoring treatment to individuals</article-title>. <source>J. Theor. Biol.</source> <volume>214</volume>, <fpage>181</fpage>&#x02013;<lpage>207</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1006/jtbi.2001.2459</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">11812172</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B16">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hamed</surname> <given-names>S. S.</given-names></name> <name><surname>Roth</surname> <given-names>C. M.</given-names></name></person-group> (<year>2011</year>). <article-title>Mathematical modeling to distinguish cell cycle arrest and cell killing in chemotherapeutic concentration response curves</article-title>. <source>J. Pharmacokinet. Pharmacodyn.</source> <volume>38</volume>, <fpage>385</fpage>&#x02013;<lpage>403</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10928-011-9199-z</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">21523388</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B17">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hamed</surname> <given-names>S. S.</given-names></name> <name><surname>Straubinger</surname> <given-names>R. M.</given-names></name> <name><surname>Jusko</surname> <given-names>W. J.</given-names></name></person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Pharmacodynamic modeling of cell cycle and apoptotic effects of gemcitabine on pancreatic adenocarcinoma cells</article-title>. <source>Cancer Chemother. Pharmacol.</source> <volume>72</volume>, <fpage>553</fpage>&#x02013;<lpage>563</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00280-013-2226-6</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">23835677</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B18">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Hayes</surname> <given-names>O.</given-names></name> <name><surname>Ramos</surname> <given-names>B.</given-names></name> <name><surname>Rodriguez</surname> <given-names>L. L.</given-names></name> <name><surname>Aguilar</surname> <given-names>A.</given-names></name> <name><surname>Badia</surname> <given-names>T.</given-names></name> <name><surname>Castro</surname> <given-names>F. O.</given-names></name></person-group> (<year>2005</year>). <article-title>Cell confluency is as efficient as serum starvation for inducing arrest in the G0/G1 phase of the cell cycle in granulosa and fibroblast cells of cattle</article-title>. <source>Anim. Reprod. Sci.</source> <volume>87</volume>, <fpage>181</fpage>&#x02013;<lpage>192</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.anireprosci.2004.11.011</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">15911169</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B19">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Jusko</surname> <given-names>W. J.</given-names></name></person-group> (<year>1973</year>). <article-title>A pharmacodynamic model for cell-cycle-specific chemotherapeutic agents</article-title>. <source>J Pharmacokin Biopharm.</source> <volume>1</volume>, <fpage>175</fpage>&#x02013;<lpage>200</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/BF01062346</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B20">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Koch</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Schropp</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>Jusko</surname> <given-names>W. J.</given-names></name></person-group> (<year>2016</year>). <article-title>Assessment of non-linear combination effect terms for drug-drug interaction</article-title>. <source>J. Pharmacokinet. Pharmacodyn.</source> <volume>43</volume>, <fpage>461</fpage>&#x02013;<lpage>479</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10928-016-9490-0</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B21">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Koch</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Walz</surname> <given-names>A.</given-names></name> <name><surname>Lahu</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Schropp</surname> <given-names>J.</given-names></name></person-group> (<year>2009</year>). <article-title>Modeling of tumor growth and anticancer effects of combination therapy</article-title>. <source>J. Pharmacokinet. Pharmacodyn.</source> <volume>36</volume>, <fpage>179</fpage>&#x02013;<lpage>197</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10928-009-9117-9</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">19387803</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B22">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Kozusko</surname> <given-names>F.</given-names></name> <name><surname>Chen</surname> <given-names>P.</given-names></name> <name><surname>Grant</surname> <given-names>S. G.</given-names></name> <name><surname>Day</surname> <given-names>B. W.</given-names></name> <name><surname>Panetta</surname> <given-names>J. C.</given-names></name></person-group> (<year>2001</year>). <article-title>A mathematical model of <italic>in vitro</italic> cancer cell growth and treatment with the antimitotic agent curacin A</article-title>. <source>Math. Biosci.</source> <volume>170</volume>, <fpage>1</fpage>&#x02013;<lpage>16</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/S0025-5564(00)00065-1</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">11259801</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B23">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Miao</surname> <given-names>X.</given-names></name> <name><surname>Koch</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Straubinger</surname> <given-names>R. M.</given-names></name> <name><surname>Jusko</surname> <given-names>W. J.</given-names></name></person-group> (<year>2016a</year>). <article-title>Pharmacodynamic modeling of combined chemotherapeutic effects predicts synergistic activity of gemcitabine and trabectedin in pancreatic cancer cells</article-title>. <source>Cancer Chemother. Pharmacol.</source> <volume>77</volume>, <fpage>181</fpage>&#x02013;<lpage>193</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s00280-015-2907-4</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">26604207</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B24">
<citation citation-type="book"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Miao</surname> <given-names>X.</given-names></name> <name><surname>Shen</surname> <given-names>S.</given-names></name> <name><surname>Li</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>Shen</surname> <given-names>X.</given-names></name> <name><surname>Wang</surname> <given-names>X.</given-names></name> <name><surname>Koch</surname> <given-names>G.</given-names></name> <etal/></person-group>. (<year>2016b</year>). <article-title>Mathematical models of temporal proteomic profiles of pancreatic cancer cells in response to gemcitabine and trabectedin combinations</article-title>, in <source>Poster Presentation at the 2016 AAPS Annual Meeting and Exposition</source> (<publisher-loc>Denver, CO</publisher-loc>), Poster 08R1030.</citation>
</ref>
<ref id="B25">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Morgan</surname> <given-names>M. A.</given-names></name> <name><surname>Parsels</surname> <given-names>L. A.</given-names></name> <name><surname>Parsels</surname> <given-names>J. D.</given-names></name> <name><surname>Mesiwala</surname> <given-names>A. K.</given-names></name> <name><surname>Maybaum</surname> <given-names>J.</given-names></name> <name><surname>Lawrence</surname> <given-names>T. S.</given-names></name></person-group> (<year>2005</year>). <article-title>Role of checkpoint kinase 1 in preventing premature mitosis in response to gemcitabine</article-title>. <source>Cancer Res.</source> <volume>65</volume>, <fpage>6835</fpage>&#x02013;<lpage>6842</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1158/0008-5472.CAN-04-2246</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">16061666</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B26">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Oberstein</surname> <given-names>P. E.</given-names></name> <name><surname>Olive</surname> <given-names>K. P.</given-names></name></person-group> (<year>2013</year>). <article-title>Pancreatic cancer: why it is so hard to treat?</article-title> <source>Therap. Adv. Gastroenterol.</source> <volume>6</volume>, <fpage>321</fpage>&#x02013;<lpage>337</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1177/1756283X13478680</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">23814611</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B27">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Panetta</surname> <given-names>J. C.</given-names></name> <name><surname>Evans</surname> <given-names>W. E.</given-names></name> <name><surname>Cheok</surname> <given-names>M. H.</given-names></name></person-group> (<year>2006</year>). <article-title>Mechanistic mathematical modeling of mercaptopurine effects on cell cycle of human acute lymphoblastic leukaemia cells</article-title>. <source>Br. J. Cancer.</source> <volume>94</volume>, <fpage>93</fpage>&#x02013;<lpage>100</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/sj.bjc.6602893</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B28">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Ribba</surname> <given-names>B.</given-names></name> <name><surname>You</surname> <given-names>B.</given-names></name> <name><surname>Tod</surname> <given-names>M.</given-names></name> <name><surname>Girard</surname> <given-names>P.</given-names></name> <name><surname>Tranchand</surname> <given-names>B.</given-names></name> <name><surname>Trillet-Lenoir</surname> <given-names>V.</given-names></name> <etal/></person-group>. (<year>2009</year>). <article-title>Chemotherapy may be delivered based on an integrated view of tumor dynamics</article-title>. <source>IET Syst. Biol.</source> <volume>3</volume>, <fpage>180</fpage>&#x02013;<lpage>190</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1049/iet-syb.2008.0104</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B29">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Robinson</surname> <given-names>H. M.</given-names></name> <name><surname>Jones</surname> <given-names>R.</given-names></name> <name><surname>Walker</surname> <given-names>M.</given-names></name> <name><surname>Zachos</surname> <given-names>G.</given-names></name> <name><surname>Brown</surname> <given-names>R.</given-names></name> <name><surname>Cassidy</surname> <given-names>J.</given-names></name> <etal/></person-group>. (<year>2006</year>). <article-title>Chk1-dependent slowing of S-phase progression protects DT40 B-lymphoma cells against killing by the nucleoside analogue 5-fluorouracil</article-title>. <source>Oncogene</source> <volume>25</volume>, <fpage>5359</fpage>&#x02013;<lpage>5369</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/sj.onc.1209532</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">16619043</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B30">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Senderowicz</surname> <given-names>A. M.</given-names></name></person-group> (<year>2004</year>). <article-title>Targeting cell cycle and apoptosis for the treatment of human malignancies</article-title>. <source>Curr. Opin. Cell Biol.</source> <volume>16</volume>, <fpage>670</fpage>&#x02013;<lpage>678</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.ceb.2004.09.014</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">15530779</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B31">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Sherer</surname> <given-names>E.</given-names></name> <name><surname>Hannemann</surname> <given-names>R. E.</given-names></name> <name><surname>Rundell</surname> <given-names>A.</given-names></name> <name><surname>Ramkrishna</surname> <given-names>D.</given-names></name></person-group> (<year>2006</year>). <article-title>Analysis of resonance chemotherapy in leukemia treatment via multi-staged population balance models</article-title>. <source>J. Theor. Biol.</source> <volume>240</volume>, <fpage>6468</fpage>&#x02013;<lpage>6661</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1016/j.jtbi.2005.11.017</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">16430925</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B32">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Simoens</surname> <given-names>C.</given-names></name> <name><surname>Korst</surname> <given-names>A. E.</given-names></name> <name><surname>De Pooter</surname> <given-names>C. M.</given-names></name> <name><surname>Lambrechts</surname> <given-names>H. A.</given-names></name> <name><surname>Pattyn</surname> <given-names>G. G.</given-names></name> <name><surname>Faircloth</surname> <given-names>G. T.</given-names></name> <etal/></person-group>. (<year>2003</year>). <article-title><italic>In vitro</italic> interaction between ecteinascidin 743 (ET-743) and radiation, in relation to its cell cycle effects</article-title>. <source>Br. J. Cancer</source>. <volume>89</volume>, <fpage>2305</fpage>&#x02013;<lpage>2311</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1038/sj.bjc.6601431</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">14676811</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B33">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Yip-Schneider</surname> <given-names>M. T.</given-names></name> <name><surname>Sweeney</surname> <given-names>C. J.</given-names></name> <name><surname>Jung</surname> <given-names>S. H.</given-names></name> <name><surname>Crowell</surname> <given-names>P. L.</given-names></name> <name><surname>Marshall</surname> <given-names>M. S.</given-names></name></person-group> (<year>2001</year>). <article-title>Cell cycle effects of nonsteroidal anti-inflammatory drugs and enhanced growth inhibition in combination with gemcitabine in pancreatic carcinoma cells</article-title>. <source>J. Pharmacol. Exp. Ther.</source> <volume>298</volume>, <fpage>976</fpage>&#x02013;<lpage>985</lpage>. <pub-id pub-id-type="pmid">11504793</pub-id></citation>
</ref>
<ref id="B34">
<citation citation-type="journal"><person-group person-group-type="author"><name><surname>Zhu</surname> <given-names>X.</given-names></name> <name><surname>Straubinger</surname> <given-names>R. M.</given-names></name> <name><surname>Jusko</surname> <given-names>W. J.</given-names></name></person-group> (<year>2015</year>). <article-title>Mechanism-based mathematical modeling of combined gemcitabine and birinapant in pancreatic cancer cells</article-title>. <source>J. Pharmacokinet. Pharmacodyn.</source> <volume>42</volume>, <fpage>477</fpage>&#x02013;<lpage>496</lpage>. <pub-id pub-id-type="doi">10.1007/s10928-015-9429-x</pub-id><pub-id pub-id-type="pmid">26252969</pub-id></citation>
</ref>
</ref-list>
<glossary>
<def-list>
<title>Abbreviations</title>
<def-item><term>CCM</term>
<def><p>cell cycle model</p></def></def-item>
<def-item><term>DDI</term>
<def><p>drug-drug interaction</p></def></def-item>
<def-item><term>PK/PD</term>
<def><p>pharmacokinetics/pharmacodynamics.</p></def></def-item>
</def-list>
</glossary>
<app-group>
<app id="A1">
<title>Appendix</title>
<sec>
<title>Behavior of cell cycle model with saturation for increasing time</title>
<p>For <italic>t</italic> &#x02192; &#x0221E; we obtain from Equations (6)&#x02013;(8):</p>
<disp-formula id="E37"><label>(A1)</label><mml:math id="M56"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E38"><label>(A2)</label><mml:math id="M57"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<disp-formula id="E39"><label>(A3)</label><mml:math id="M58"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn></mml:mtd><mml:mtd><mml:mo>=</mml:mo></mml:mtd><mml:mtd><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>From Equation (A3) one finds:</p>
<disp-formula id="E40"><label>(A4)</label><mml:math id="M59"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>From Equations (A2) and (A4) we have:</p>
<disp-formula id="E41"><label>(A5)</label><mml:math id="M60"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Hence, with Equation (A5) we obtain:</p>
<disp-formula id="E42"><label>(A6)</label><mml:math id="M61"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:msup><mml:mrow><mml:mi>S</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>I</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mi>a</mml:mi><mml:mi>x</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>Substituting Equations (A5) and (A6) in (A1) results with <italic>b</italic> &#x0003D; 1&#x02212;<italic>I</italic><sub><italic>max</italic></sub> in:</p>
<disp-formula id="E43"><mml:math id="M62"><mml:mtable columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mrow><mml:mo>(</mml:mo><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>b</mml:mi></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>b</mml:mi><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>.</mml:mo></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>We set <inline-formula><mml:math id="M63"><mml:mi>a</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>b</mml:mi><mml:mo>&#x0002B;</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>k</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>3</mml:mn></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mi>b</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and cancel out the zero-solution to obtain:</p>
<disp-formula id="E44"><label>(A7)</label><mml:math id="M64"><mml:mtable class="eqnarray" columnalign="left"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mn>0</mml:mn><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac><mml:mtext>&#x000A0;&#x000A0;</mml:mtext><mml:mo>&#x021D4;</mml:mo><mml:mtext>&#x000A0;</mml:mtext><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>a</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>
<p>yielding Equations (10) and (11). Summation of <inline-formula><mml:math id="M65"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>1</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>, <italic>S</italic><sup>&#x0002A;</sup> and <inline-formula><mml:math id="M66"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn>2</mml:mn></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula> from Equations (10) and (11) fulfills <inline-formula><mml:math id="M67"><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>t</mml:mi><mml:mi>o</mml:mi><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mo>=</mml:mo><mml:msubsup><mml:mrow><mml:mi>R</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mi>s</mml:mi><mml:mi>s</mml:mi></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>&#x0002A;</mml:mo></mml:mrow></mml:msubsup></mml:math></inline-formula>.</p>
</sec>
</app>
</app-group>
</back>
</article>
