Imunoterapija z zaviralci imunskih kontrolnih točk je spremenila pristop k zdravljenju raka. Prvič v zgodovini onkologije je mogoče realistično pričakovati popolne ozdravitve nekaterih napredovalih vrst raka, kot sta metastatski melanom in nedrobnocelični rak pljuč, ki sta še do nedavnega veljala za skorajda neozdravljiva. Žal so bolniki s tako dobrimi izidi zdravljenja v manjšini, razlogi pa povečini neznani. Splošni cilj doktorske disertacije je bila prepoznava lastnosti tumorjev, od katerih je odvisen odziv na imunoterapijo s protitelesi receptorja programirane celične smrti 1 (angl. anti-programmed-death-1 (anti-PD-1)), z uporabo računalniškega modeliranja. Za dosego omenjenega cilja smo uporabili dva nasprotna modelska pristopa: mehanistično modeliranje po načelu od spodaj navzgor in podatkovno vodeno modeliranje od zgoraj navzdol. Zaradi zagotovitve zadostne količine eksperimentalnih podatkov, potrebnih za kalibracijo in preverbo modelov, je bilo modeliranje od spodaj navzgor osredotočeno na predkliniko. Razvili smo dva modela, ki smo ju kalibrirali in preverili tako s podatki iz literature kot tudi s podatki lastnih eksperimentov. Oba sta prepoznala pomembno vlogo izražanja poglavitnega kompleksa tkivne skladnosti (angl. major histocompatibility complex (MHC)) razreda I na tumorskih celicah pri odzivu na imunoterapijo anti-PD-1. Nakazala sta, da je mogoče popolne ozdravitve pričakovati le v primeru homogenih tumorjev, kjer vse tumorske celice izražajo MHC razreda I. Podatkovno voden model po načelu od zgoraj navzdol pa smo razvili za potrebe klinične študije, kjer je bila na voljo majhna količina podatkov. Vanjo so bili vključeni bolniki z metastatskim nedrobnoceličnim rakom pljuč, zdravljeni s pembrolizumabom in slikani z [18F]FDG PET/CT. Model je bil osnovan na podlagi radiomskih analiz slik PET primarnih tumorjev (iRADIOMICS) in je pokazal zmožnost napovedovanja bolnikovega celokupnega preživetja. Podrobna analiza zgradbe modela je nakazala, da je boljše odzive na zdravljenje pričakovati v primeru bolj homogenih tumorjev – podobno kot je nakazalo modeliranje od spodaj navzgor. Če bodo ugotovitve iz doktorske disertacije potrjene v neodvisnih študijah, bodo imele pomemben vpliv na klinično prakso, saj bodo omogočile boljše upravljanje bolnikov z rakom, ki se zdravijo z imunoterapijo anti-PD-1.