# The Allee Effect in Tumor Initiation

> **NIH NIH R01** · UNIVERSITY OF TEXAS AT AUSTIN · 2021 · $452,983

## Abstract

SUMMARY 
  
In ecosystem modeling, the Allee effect describes a correlation between population size (number of members) 
and mean fitness (proliferation rate) of individuals. Increased proliferation with increased population size 
implies cooperative interactions.  A contrasting principle in ecosystems is population “carrying capacity” which 
describes a decrease in growth rates with increasing population size, due to competition for limited resources.  
While the concept of carrying capacity has been studied in tumors (which may become limited in nutrients or 
oxygen), the Allee effect has been almost entirely overlooked. Allee effects are significant in small populations 
and thus may be critical to understanding the earliest steps in tumor iniation.  To investigate the fundamental 
contribution of the Allee effect on tumor ecosystems requires the novel experimental designs and integration of 
quantitative experimental measurements with mathematical modeling. The overall goal of this project is to 
dissect the contribution of population size and cell-­cell communication in a few selected, well-­suited tumor cell 
lines through quantitative single-­cell resolution, real-­time monitoring of cell populations. Mathematical models 
of growth kinetics will show that the Allee effect and cell-­cell communication has consequences on a single 
cancer cell’s decision to initiate a growing tumor or to stay dormant.  These communication networks will be 
further mapped by identification of specific paracrine factors and receptors. Disruption of the communication 
network that establishes a proliferative tumor will be performed by targeting specific cell subpopulation 
interactions. Perturbations will include depletion of specific cell subtypes, manipulation of overall paracrine 
signaling, and blocking of specific ligand-­receptor combinations on interacting species. These strategies may 
be novel tools to trigger tumor cell population collapse. Population-­level effects in a nascent tumor population 
have not been quantitatively explored and may explain the phenomenon of critical thresholds and define a 
mechanistic role for intratumor heterogeneity. This project focuses on a fundamental generic principle that is 
broadly applicable in many contexts and thus could complement and enrich the modeling efforts of the cancer 
research community.

## Key facts

- **NIH application ID:** 10085217
- **Project number:** 5R01CA226258-04
- **Recipient organization:** UNIVERSITY OF TEXAS AT AUSTIN
- **Principal Investigator:** Amy Brock
- **Activity code:** R01 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2021
- **Award amount:** $452,983
- **Award type:** 5
- **Project period:** 2018-02-07 → 2023-01-31

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/10085217

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 10085217, The Allee Effect in Tumor Initiation (5R01CA226258-04). Retrieved via AI Analytics 2026-05-25 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/10085217. Licensed CC0.

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*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*