پیش‌بینی پاسخ‌های سلولی با استفاده از مدل‌سازی سلول‌ها

تاریخ : ۳۰ خرداد, ۱۳۹۷

تعداد بازدید : ۷۱

0 امتیاز از 0 رای
نسخه چاپی
موضوعات :

هوشمندی بالای سلول‌ها در پاسخ به اثرات محیطی همچون خواص سطحی، اثرات منحصر به فردی در پاسخ‌ها و تمایز سلول‌های بنیادی دارد. توسعه مدل‌های رایانه‌ای جهت پیش بینی رفتار سلول‌ها اثر شگرفی بر توسعه روش‌های درمانی خواهد داشت.

افزایش نیاز به درک بهتر سیستم‌های زیستی در سطح مولکولی باعث محبوبیت بیشتر زیست‌شناسی محاسباتی شده است، که در آن از مدل‌سازی نظری و شبیه‌سازی کامپیوتری استفاده می‌شود. پژوهشگران فعال در این زمینه موفق شده‌اند مدل سلولی مجازی چندجزئی توسعه دهند که قادر است تغییرات ویژگی‌های سلولی را برای طیف وسیعی از بسترهای کشت سلولی پیش‌بینی کند. این مدل می‌تواند روشی سریع و پرتوان به منظور توسعه بسترهای بهینه برای کاربردهای فراوان از جمله تمایز سلول‌های بنیادی ایجاد کند.

پژوهش‌ها نشان داده است که سلول‌ها می‌توانند تغییرات علائم مکانیکی، شیمیایی و توپوگرافیک محیط خود را تشخیص داده و به آن پاسخ دهند. بنابراین خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی زمینه خارج سلولی که کشت سلول‌ها در آن انجام می‌گیرد، برای هدایت عملکرد سلولی بسیار مهم است. به منظور تحریک عملکردها، خصوصیات و تمایز ویژه سلولی در خارج از بدن، نیاز است مواد زیست سازگار با خواص و الگوهای قابل تنظیم و همچنین بسترهای مهندسی شده با الگوهای میکرو یا نانو توسعه پیدا کنند.

برای تعیین برترین ویژگی‌های مواد، ارزیابی تجربی رفتار سلول در پاسخ به این ویژگی‌ها ضروری است. با این وجود در حال حاضر روش‌های بسیار اندکی برای مدل‌سازی و پیش‌بینی دقیق رفتار سلولی در دسترس هستند؛ از طرفی چنین بررسی‌هایی به تست‌های سلولی پرتکرار و منابع گسترده نیاز دارد.

در فناوری جدید یک مدل سلولی چندجزئی با ویژگی‌هایی مانند غشاهای هسته‌ای، اسکلت سلولی و الیاف کروماتین توسعه داده شده است. این مدل می‌تواند رفتارسلولی را در پاسخ به خصوصیات بسترهای مورد استفاده برای کشت پیش‌بینی کند. در این ساختار اطلاعات مربوط به رفتار سلولی از جمله تغییر شکل سلول، هسته و ساختار کروماتین می‌تواند به راحتی ردیابی و مشخص گردد. مدل توسعه داده شده با استفاده از متغیرهای کافی و مناسب، نه تنها قادر به پیش‌بینی کیفی شکل و آرایش سلول‌هاست، بلکه می‌تواند نتایج کمی را نیز ایجاد کند. همچنین ثابت شده است که نتایج پیش بینی شده توسط این مدل به خوبی با نتایج تجربی هم‌خوانی دارند.

این فناوری امکان درک بهتر چگونگی تشخیص و پاسخ سلول‌ها به تغییرات زمینه خارج سلولی را فراهم می‌کند. با کمک پیش‌بینی‌های انجام شده، سازوکارهای درگیر در تمایز فیزیکی سلول‌های بنیادی نیز بهتر شناخته می‌شوند. این اطلاعات می‌توانند برای توسعه بسترهای بهینه سلولی به صورت مؤثر و توانمند اعمال شوند. بسترهای بهینه به نوبه خود اثرات ترجمه‌ای دارند، زیرا قادر هستند به آسانی سلول‌های بنیادی دلخواه مورد هدف را تولید کنند. از برنامه‌های کاربردی دیگر می‌توان به پیشگیری مؤثر یا پیش‌بینی بیماری‌ها از طریق غربال‌گری دارو و درمان‌های سلولی برون تن به صورت کارآمدتر اشاره کرد.

پیش‌بینی و کیفیت‌سنجی دقیق و قابل اطمینان نسبت به رفتار سلولی در پاسخ به علائم زیست محیطی در مقیاس میکرو و نانو از مزایای این فناوری است. قابلیت برنامه‌ریزی برای دیگر انواع خاص سلول‌ها به عنوان مثال جهت ارائه رفتار کمی سلول‌های بنیادی مزانشیمی نیز می‌تواند به کمک این فناوری حاصل شود.

منبع : https://www.ipi-singapore.org/technology-offers/cell-response-prediction-virtual-cell-model

نظر شما
نظرسنجی

O