Graz TU Bir yıl içinde küresel araştırmalar, koronavirüse karşı aynı anda birkaç etkili aşı üretmeyi başardı. Örneğin kanser araştırmaları gibi diğer hastalıklarda da büyük ilerleme kaydedildi. TU Graz şimdi bir ilki başardı, bir kanser hücresinin dijital modelini oluşturdu.

Bilgisayar modelleri, uzun yıllardır temel biyomedikal araştırmalarda standart araçlar olmuştur. Ancak, TU Graz'daki araştırmacıların, Graz Tıp Üniversitesi ve New York'taki Memorial Sloan Kettering Kanser Merkezi'nin katılımıyla, bir sinir hücresinin iyon akımı modelinin ilk yayınlanmasından yaklaşık 70 yıl sonrasına kadar gelişmeyi başaramadılar. Christian Baumgartner mutlu bir şekilde, dünyanın ilk kanser hücresi modeli ve dolayısıyla "modern kanser araştırmalarını ve ilaç geliştirmeyi başlatmak için gerekli bir araç" dedi.

TU Graz'daki Avrupa Tıbbi Cihazlar Test Merkezi ile Sağlık Bakımı Mühendisliği Enstitüsü başkanı, dijital modelin sunduğu PLoS Hesaplamalı Biyoloji dergisindeki yayının kıdemli yazarıdır.

Uyarılabilir ve uyarılabilir olmayan hücreler

Şimdiye kadar, dijital hücre modelleri sinir veya kalp kası hücreleri gibi uyarılabilir hücrelere odaklandı ve elektrofizyolojik süreçlerin sadece hücresel düzeyde değil, aynı zamanda doku ve organ düzeyinde de simülasyonunu sağladı. Bu, günlük klinik uygulamada teşhis desteği ve terapi desteği için kullanılıyor. Baumgartner çevresindeki uluslararası araştırma ekibi, ilk kez, uyarılmayan kanser hücrelerinin spesifik elektrofizyolojik özelliklerine odaklandı.

Akciğer tümörü örneği

Hücre zarı gerilimindeki patolojik değişiklikler kanserin gelişmesi ve ilerlemesi için büyük önem taşımaktadır. Sonja Langthaler ayrıntıya giriyor: “İyon kanalları bir hücrenin dışını iç kısmına bağlar. Potasyum, kalsiyum veya sodyum gibi iyonların değişimini sağlarlar ve böylece zar potansiyelini düzenlerler. İyon kanallarının bileşimindeki değişiklikler ve aynı zamanda değişen fonksiyonel davranış, hücre bölünmesinde bozulmalara neden olabilir, hatta muhtemelen hücre farklılaşmasını etkileyebilir ve böylece sağlıklı bir hücreyi patolojik (kanserojen) bir hücreye dönüştürebilir."

Ekip, dijital kanser hücresi modeli için örnek olarak insan akciğer adenokarsinomu hücre dizisi A549'u seçti. Bilgisayar modeli, bireysel hücre döngüsü fazları arasındaki geçiş sırasında membran potansiyelinin ritmik salınımını simüle eder ve seçilen iyon kanallarının tıbbi olarak açılıp kapanmasının neden olduğu membran potansiyeli değişikliklerinin tahmin edilmesini sağlar.

Belirli iyon kanallarının aktivitesi, hastalıklı hücrelerin bölünmesini de yönlendirebilir ve böylece tümör büyümesini hızlandırabilir. İyon kanalları, örneğin yeni, gelecek vaat eden aktif maddeler ve ilaçlar gibi hedeflenen bir şekilde manipüle edilirse, hücre zarı voltajı ve dolayısıyla tüm elektrofizyolojik sistem, tabiri caizse, yoldan çıkabilir.

"Bununla, kanser hücreleri belirli bir hücre döngüsü aşamasında durdurulabilir, ancak aynı zamanda erken hücre ölümüne de sağlıyabilir (apoptoz, not). Büyüdükçe veya intiharı teşvik ederken kanser hücrelerini yarı dondurabilirsiniz. Ve tam olarak bu tür mekanizmalar, modellerin yardımıyla simüle edilebilir ”. Baumgartner ve ekibi, ilk dijital kanser hücre modelini daha kapsamlı araştırmaların başlangıcı olarak görüyor. Modelin ayrıntı düzeyini artırmak için daha fazla deneysel ve metrolojik doğrulama planlanır ve finansman için Avusturya Bilim Fonu FWF'ne sunuldu.

@welg medya haber