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: