مدلسازی رایانهای زیستی / شبیهسازی رایانهای زیستی
سجاد شفیعخانی؛ امین مشایخی شمس؛ سید یاشار بنیهاشم؛ نعمتالله غیبی؛ امیرهمایون جعفری
دوره 14، شماره 1 ، اردیبهشت 1399، ، صفحه 55-67
چکیده
طبق آمارهای جهانی، تا سال 2040 میلادی هر ساله 5/27 میلیون نفر به بیماری سرطان مبتلا خواهند شد، از این رو شناخت و درک عمیقتر مکانیسم عملکرد سرطان و پاسخ سیستم ایمنی به آن بسیار ضروری میباشد. امروزه از مدلهای محاسباتی به طور گسترده برای دستیابی به دینامیکهای سیستم ایمنی-سرطان استفاده میشود. مدل مورد استفاده در این مطالعه ...
بیشتر
طبق آمارهای جهانی، تا سال 2040 میلادی هر ساله 5/27 میلیون نفر به بیماری سرطان مبتلا خواهند شد، از این رو شناخت و درک عمیقتر مکانیسم عملکرد سرطان و پاسخ سیستم ایمنی به آن بسیار ضروری میباشد. امروزه از مدلهای محاسباتی به طور گسترده برای دستیابی به دینامیکهای سیستم ایمنی-سرطان استفاده میشود. مدل مورد استفاده در این مطالعه بر مبنای معادلات دیفرانسیل معمولی بوده و به طور مکانیکی تعاملات بین سلولهای تومور، CTL، NK و MDSC را مدل میکند. سلولهای CTL و NK مهمترین سلولهای سیستم ایمنی تطبیقی و ذاتی در تقابل با سلولهای تومور هستند در حالی که سلولهای MDSC به عنوان سلولهای نابالغ سیستم ایمنی در محیط التهابی به سرکوب پاسخ ایمنی میپردازند. در پارامترهای کینتیک مدلهای محاسباتی، به دلیل خطا در اندازهگیری دادههای آزمایشگاهی in vivo و in vitro، ابهام، اطلاعات غیردقیق، دادههای ناکامل و تغییرات سیستم ایمنی-سرطان افراد و ویژگیهای دینامیک سیستم ایمنی-سرطان، عدم قطعیت وجود دارد که با استفاده از تئوری فازی میتوان آن را مدلسازی کرد. از این رو در مدل سیستم ایمنی-سرطان مورد استفاده در این مطالعه، به برخی از پارامترهای کینتیک مدل، به جای اختصاص یک عدد قطعی، یک عدد فازی با تابع تعلق مثلثی اختصاص داده شده و اثر عدم قطعیت موجود در پارامترهای کینتیک مدل معادلات دیفرانسیل معمولی بر عدم قطعیت دینامیک اجزای سیستم مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه برای اولین بار از عدد فازی برای مدلسازی عدم قطعیت موجود در پارامترهای مدل ODE استفاده شده است. نتایج شبیهسازی نشان میدهد که افزایش/کاهش باند عدم قطعیت پارامترهای کینتیک مدل سبب افزایش/کاهش در باند عدم قطعیت دینامیک سلولها میشود. همچنین نتایج شبیهسازی با فرض پارامترهای قطعی و فازی برای مدل نشان میدهد که تکرار درمان 5-FU باعث میشود تا تومور به طور چشمگیری سرکوب و نابود شود.
بیوالکتریک
سید حجت سبزپوشان؛ تینا قدسی اثناعشری؛ فاطمه پورحسن زاده
دوره 11، شماره 1 ، اردیبهشت 1396، ، صفحه 41-49
چکیده
سرطان یکی از مهمترین عوامل مرگومیر در جامعة بشری است؛ از اینرو، دانشمندان همواره به دنبال یافتن روشهای نوین برای مقابله با این بیماری هستند. درک بیشتر از دینامیک تومورهای سرطانی در بدن، کمک قابلتوجهی به این تحقیقات میکند؛ بنابراین ساخت مدلهای دقیق و ساده برای رشد تومور، اهمیت زیادی دارد. مدلهای گوناگونی برای ...
بیشتر
سرطان یکی از مهمترین عوامل مرگومیر در جامعة بشری است؛ از اینرو، دانشمندان همواره به دنبال یافتن روشهای نوین برای مقابله با این بیماری هستند. درک بیشتر از دینامیک تومورهای سرطانی در بدن، کمک قابلتوجهی به این تحقیقات میکند؛ بنابراین ساخت مدلهای دقیق و ساده برای رشد تومور، اهمیت زیادی دارد. مدلهای گوناگونی برای دینامیک رشد سلولهای سرطانی در بدن ارائه شده است. در برخی از مدلها، به اندرکنش انواع سلولها در سیستم سرطانی اشاره شده است. سلولهای موجود در سیستم سرطانی، شامل سلولهای تومور، سالم و سیستم ایمنی میهستند. مدلهای ارائهشدة قبلی که برمبنای این سه جمعیت سلولی بنا شدهاند، بهطور معمول قادر به شبیهسازی رفتارهای آشوبگونه نیستند؛ درحالیکه بیولوژی سرطان، وجود آشوب در این سیستم را تأیید کرده است. در این مقاله، مدلی سه متغیرحالته ارائه شده و نشان داده میشود که بهازای مقادیری از پارامترها، سیستم قادر به شبیهسازی رفتارهای آشوبگونه میاست. پارامترهای مدل، براساس روابط بیولوژیکی تعریف شدهاند و هریک از آنها، نقش خاصی در دینامیک سیستم ایفا میکنند. برای تجزیه و تحلیل نقش پارامترها، بازة مشخصی به هر پارامتر اختصاص داده و با رسم نمودار، دوشاخگی تغییر رفتار سیستم مشاهده شده است. نتایج نشان میدهد، برخی از پارامترها نقش کمتری در رفتار سیستم دارند و با تنظیم بعضی دیگر، میتوان سیستم را به درمان کامل (یعنی تنها سلولهای سالم) هدایت کرد. با تنظیم پارامترهای دیگر نیز میتوان سیستم را بهسوی تومور بدخیم سوق داد. پارامترهای مربوط به معادلة سیستم ایمنی، کمترین تأثیر را در دینامیک سیستم دارند. میتوان با توجه به این یافته گفت، که اعمال روش درمانی، بهطوریکه پارامترهای سیستم ایمنی را تغییر دهد، نقش کمی در درمان خواهد داشت؛ درحالیکه اعمال روش درمانی، بهنحوی که پارامترهای مربوط به سلولهای سالم را تغییر دهد، بیشترین تأثیر را دارد.