В грязном доме люди используют компьютеры, чтобы избавиться от беспорядка с бумагой и фотографиями; компании используют компьютерные системы для отслеживания своих запасов. Теперь группа исследователей из Университета Вандербильта в Нэшвилле, штат Теннеси, применяет аналогичный подход к контролю клеточно-молекулярного инвентаря рака. Они создали компьютерные модели, используя свою программную структуру (PySB), которая позволяет им исследовать сложные биохимические процессы, которые вызывают рост рака.
«Наша гипотеза заключается в том, что понимание того, как клетка использует свой запас белков, приведет к пониманию того, почему клетки нарушают регуляцию и становятся канцерогенными. Мы ожидаем, что результаты моделирования приведут к новым целевым методам лечения рака — возможно, к 2019 году», — пояснил исследователь Карлос Ф. Лопес. который представит работу на 58-м ежегодном собрании биофизического общества в Сан-Франциско 15-19 февраля.Лопес заинтересован в понимании того, как клетки в многоклеточных организмах участвуют в запрограммированной гибели клеток — так называемом «клеточном самоубийстве» — для удаления клеток.
Это естественная часть жизненного цикла многих клеток.Когда раковые клетки избегают запрограммированной гибели клеток, неконтролируемый рост способствует прогрессированию опухоли. Команда Вандербильта ожидает, что их компьютерные модели будут определять, что идет не так в этих случаях, с невиданной ранее скоростью и масштабом.
Лопес отметил: «Мы устраняем биохимические взаимодействия на молекулярном уровне в наномасштабе с исходами опухоли на макроуровне, а это огромный диапазон масштабов. Большинство людей не осознают этого, но молекулярные химические реакции на нанометровом и наносекундном уровнях влияют на вещи, которые происходят на временном уровне в годы — девять порядков в пространстве и времени!
Для сравнения, наносекунда относится к секунде, как секунда — к одному столетию ».Вместо того, чтобы вручную перечислять клеточные биохимические реакции, PySB позволяет исследователям «записывать» биохимические клеточные процессы в виде компьютерных программ. «С таким подходом мы можем создавать, моделировать и исследовать множество сложных математических систем, которые с легкостью представляют биологию», — сказал доктор Лопес.
Эти модели призваны понять, как здоровые клетки обычно самоуничтожаются, когда необходимо их удаление, и почему раковые клетки избегают сигналов удаления. Если подход будет подтвержден в течение следующих нескольких лет, он может привести к использованию прогнозных математических моделей, представляющих процессы биохимической передачи сигналов, для прогнозирования того, как клетка, группа клеток или опухоль будут реагировать на одно или несколько комбинаций лекарств.
Целевые, индивидуализированные и оптимизированные методы лечения рака могут быть адаптированы для каждого пациента.