Исследователи нашли новый способ предвидеть эволюцию рака, используя цифровое моделирование, которое имитирует поведение клеток. Они разработали инновационное программное обеспечение, которое анализирует генетическую информацию о пациентах и превращает их в математические модели, способные прогнозировать, как раковые клетки развиваются и реагируют в организме.
Команда исследователей из факультета медицины Университета Мэриленда разработала инновационный метод для отслеживания и прогнозирования поведения клеток благодаря цифровой системе моделирования, сравнимой с тем, как выполняются прогнозы погоды.
Комбинируя геномные данные пациентов с инновацией, называемой «грамматикой гипотез» на обычном языке, исследователи могут имитировать, как клетки общаются и развиваются в ткани. Эти симуляции позволяют ученым проверить на компьютере, как растут рак, как реагирует иммунная система и даже как может работать лечение на индивидуальном уровне.
Точно так же, как системы прогноза погоды оценивают появление штормов, исследователи создали программное обеспечение, которое объединяет геномные технологии с компьютерным моделированием, чтобы предвидеть изменения в клеточной связи, которые могут способствовать развитию рака.
Исследование, опубликованное в Интернете 25 июля в журнале Клетка Он координировал команду из Института геномных наук (IGS) на Медицинском факультете Медицинского факультета Университета Мэриленда (UMSOM), и в течение нескольких лет представляет собой результат проекта, включающего обширное сотрудничество между специалистами по разработке программного обеспечения и исследовательскими группами в лабораториях и медицинских клиниках.
В будущем это исследование может привести к разработке решений, способных определить наиболее подходящее лечение для каждого больного раком, создав «цифровой близнец», созданный компьютерным моделированием.
«Несмотря на то, что медицина сильно развивалась и помогает нам лучше понять клетки с помощью генетических данных, эта информация показывает только то, как клетки находятся в определенное время, а не и как они взаимодействуют друг с другом или как происходит рак. Рак тесно связан с тем, как работает иммунная система. В некоторых случаях иммунная система удается распознавать их, он поддерживает их без осознания. в заявленииПолем
Это исследование отмечено тем фактом, что в нем используется особый тип простого языка, называемый «грамматикой гипотез», которая позволяет исследователям в легком языке с понятием, как клетки в организме работают. Этот язык связывает программы биологии и компьютерного моделирования, так что поведение ячейки в разных ситуациях может быть воссоздано и изучено шаг за шагом.
Эта «грамматика» – это тип упрощенного языка, который позволяет исследователям писать в обычных английских предложениях, как работают ячейки и как они взаимодействуют друг с другом. Основываясь на этих описаниях, компьютер может создавать цифровые модели, которые имитируют поведение ячеек в организме. Таким образом, исследователи могут создавать компьютерное моделирование, чтобы лучше понять, как появляются и развиваются сложные заболевания, такие как рак.
Команда исследователей использовала этот упрощенный язык вместе с реальными данными, полученными из образцов, взятых у пациентов с раком молочной железы и рака поджелудочной железы. С помощью современных технологий они проанализировали, как ведут клетки в тканях. В случае рака молочной железы они наблюдали явление, при котором иммунная система не может остановить развитие опухоли и, наоборот, помогает распространять заболевание. Для рака поджелудочной железы они восстановили клиническое исследование с иммунотерапией на компьютере и использовали реальные образцы ткани для проверки возможных реакций. Результаты показали, что каждый виртуальный пациент по -разному реагирует на лечение, что показывает, насколько различия между клетками каждого отдельного вещества при поиске персонализированных методов лечения.
Рак поджелудочной железы трудно лечить, и одной из причин является то, что часто опухоль окружена нормальными клетками, называемыми фибробластами, которые образуют защитный слой вокруг рака. Исследователи использовали новую технологию, которая показывает им, где они находятся и как работают гены в ткани, чтобы понять, как эти фибробласты «разговаривают» с раковыми клетками. С помощью специальной программы они смогли следовать на основе реальных тестов от пациентов, как развиваются опухоли поджелудочной железы и как распространяться.
Применяя этот метод к новым генетическим технологиям, исследователи имеют своего рода «виртуальную лабораторию», где они могут проводить компьютерные эксперименты. Таким образом, я могу проверить на компьютере, что происходит, если ячейки следовали определенным правилам или реагируют определенным образом, без необходимости делать реальные тесты на людей или в лаборатории.
Проект был профинансирован Национальным фондом исследований рака в Соединенных Штатах.
Новая программа, которая позволяет исследователям просто описать поведение ячеек, является открытым исходным кодом и была доступна бесплатно для научного сообщества. Цель состоит в том, что больше специалистов могут использовать его в своих исследованиях, создавать симуляции и лучше понять, как работают болезни.
2025-08-06 07:26:00
1754466042
#Вы #можете #ожидать #рака
Ещё по этой теме
