Наука и жизнь Как ученые создают компьютерные модели для медицины

01.04.18 21:11 , , ,

Павел Зун

Сегодня построение компьютерных моделей для медицины является одной из интересных и перспективных задач. Именно в этой области в последнее время появляется большое количество новых проектов, в реализации которых могут применить свои силы перспективные магистранты и аспиранты. Ученые Университета ИТМО вместе с коллегами из Университета Шеффилда и Амстердамского университета несколько лет работают над созданием модели нежелательного роста ткани внутри сосуда после установки в нем распирающего каркаса (стента).

Модель должна показать, почему в некоторых случаях ткани слишком интенсивно прорастают сквозь стент и сосуд повторно сужается, то есть происходит рестеноз, поясняет аспирант кафедры высокопроизводительных вычислений Университета ИТМО Павел Зун. Воспроизводя этот процесс, ученые научились моделировать клеточный рост артериальной стенки, физические взаимодействия, возникающие из‐за того, что стент растягивает сосуд, а также то, как лекарственные вещества со стента проникают вглубь тканей, сообщает ITMO.News.

В рамках проекта Павел Зун провел месяц в Университете Шеффилда, где работал над дальнейшим улучшением модели и проверкой результатов, полученных в ходе компьютерного моделирования. «Моя работа в Шеффилде заключалась в поиске экспериментальных данных, а также в выстраивании сотрудничества с учеными‐биологами, — объясняет Павел Зун. — Ведь мы можем построить модель, а они могут поставить соответствующие эксперименты in vitro, на клеточных культурах, или на животных, in vivo. В дальнейшем эти эксперименты могут быть использованы для валидации и подтверждения наших моделей».

Компьютерная модель Компьютерная модель.

Одним из основных факторов, вызывающих остановку роста ткани в сосуде, является восстановление клеток внутренней выстилки сосуда — эндотелия. Чтобы описывать процессы, происходящие в сосуде, необходимо знать, как происходит миграция клеток эндотелия после установки стента и проходит процесс заживления. Это можно изучить, высадив такие клетки в экспериментальную установку, имитирующую стентированный участок сосуда, и поняв, как они будут перемещаться там под действием течений, добавляет он. Изучая эти процессы, можно получить траектории движения клеток, что и реализуют исследователи при построении компьютерных моделей.

«Например, с помощью моделирования мы видим, что между помещенными на поверхность установки ребрами, имитирующими элементы стента, возникают завихрения текущей сквозь установку жидкости. Это влияет на траектории миграции клеток, и мы можем высказать предположение, почему это происходит, — говорит Павел Зун. — Соответственно, на основе моделирования мы можем предложить новый дизайн эксперимента, чтобы проверить это предположение. Если это предположение будет корректным, это повлияет на дизайн стентов, что в будущем позволит уменьшить риск осложнений после операций».

Этот материал — часть проекта, посвященного работе российских ученых в научных организациях Великобритании.

Понравилась заметка? Получайте еженедельный дайджест наших лучших материалов: