Вычислительная модель для понимания динамики поражения туберкулезом в легких. | Советы девушкам

Исследователи экспериментального отделения туберкулеза Немецкого научно-исследовательского института Триас-и-Пужоль (IGTP), возглавляемые Пере-Жоаном Кардоной, опубликовали первые результаты вычислительной модели, которая направлена ​​на воспроизведение динамики туберкулезных поражений в виртуальном легком. Модель была разработана в рамках программы 3Rs Центра сравнительной медицины и биоимиджинга (CMCiB) IGTP при поддержке фонда “la Caixa”.

Марти Катала и Клара Пратс, исследователи из физического факультета Политехнического университета Каталонии, Barcelona Tech (UPC) из CMCiB, а также Даниэль Лопес-Кодина, Серджио Алонсо и Хоаким Вальс, которые также являются исследователями UPC, приняли участие в конференции. исследование. Катала, первый автор статьи, возглавил испытание программы in silico. Его результаты были опубликованы в журнале PLOS Computational Biology .

Сегодня туберкулез (ТБ) по-прежнему входит в число 10 основных причин смерти в мире, в результате чего в 2017 году погибло 1,6 миллиона человек. Туберкулез вызывается Mycobacterium tuberculosis – бактерией, поражающей легочные альвеолы. Однако у 90% инфицированных никогда не развивается активное заболевание. Незнание основных факторов, провоцирующих заболевание в оставшихся 10% случаев, является одним из основных препятствий на пути к его искоренению. Это исследование направлено на понимание механизмов, которые позволяют заболеванию оставаться латентным, особенно тех, которые связаны с эндогенным повторным заражением.

Исследователи исходили из гипотезы о том, что эндогенная реинфекция играет важную роль в поддержании скрытой инфекции. «Итак, мы разработали агентную модель, которая описывает рост, слияние и распространение туберкулезных поражений в вычислительном бронхиальном дереве, построенном на основе итеративного алгоритма, который генерирует бронхи и бифуркации в трехмерном объеме площади поверхности легких, “- объясняет Клара Пратс, научный сотрудник отдела физики UPC и член группы вычислительной биологии и сложных систем.

Модель основана на экспериментальных данных компьютерной томографии пяти мини-свиней на начальных стадиях заражения. Площадь поверхности легких мини-свиней была получена из этих изображений для создания вычислительного легкого. Также были получены размер и расположение каждого очага ТБ, что позволило исследователям установить параметры агент-ориентированной модели.

«В результате получилась модель, которая позволяет нам воспроизвести и понять экспериментальные данные на компьютере. Мы смогли показать важную взаимосвязь между окончательным количеством поражений туберкулеза и частотой эндогенного повторного заражения и роста поражений», – говорит Марти Катала. .

Модель также использовалась в качестве экспериментальной платформы in silico для изучения перехода от латентной инфекции к активной болезни, определения основных триггеров: усиление воспалительной реакции и сочетание умеренной воспалительной реакции с низкой респираторной амплитудой. «Это исследование важно, потому что структура легких мини-свиней очень похожа на структуру легких людей, поэтому эта модель позволит нам делать прогнозы для будущих действий, таких как новые биомаркеры, профилактические стратегии и методы лечения туберкулеза у людей», – объясняет Пере. -Жоан Кардона, соавтор проекта.

Leave comment

Your email address will not be published. Required fields are marked with *.

четырнадцать − один =