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.
مدلسازی رایانهای زیستی / شبیهسازی رایانهای زیستی
رضا وثوقی؛ آرمین اللهوردی؛ سجاد شفیعخانی؛ امیرهمایون جعفری
دوره 11، شماره 4 ، بهمن 1396، ، صفحه 291-301
چکیده
در دهههای اخیر، به علت افزایش شیوع بیماری دیابت و عوارض مزمن آن، اندازهگیری قند خون، مدلسازی سیستم انسولین-گلوکز و کنترل قند خون از اهمیت ویژهای برخوردار شده است. از آنجا که در دیابت نوع اول بدن انسولین ترشح نمیکند، سلولها گلوکز را جذب نمیکنند و بنابراین سطح گلوکز خون افزایش مییابد. برای کنترل قند خون، باید ...
بیشتر
در دهههای اخیر، به علت افزایش شیوع بیماری دیابت و عوارض مزمن آن، اندازهگیری قند خون، مدلسازی سیستم انسولین-گلوکز و کنترل قند خون از اهمیت ویژهای برخوردار شده است. از آنجا که در دیابت نوع اول بدن انسولین ترشح نمیکند، سلولها گلوکز را جذب نمیکنند و بنابراین سطح گلوکز خون افزایش مییابد. برای کنترل قند خون، باید انسولین بهصورت زیرپوستی و در شرایط پیچیدهی کنترل شدهی محیطی، به بدن تزریق شود. اگر سطح انسولین از محدودهی فیزیولوژیکی طبیعی بالاتر رود، احتمال مرگ وجود دارد. درمانهای مختلفی برای بیماری دیابت وجود دارد، که درمان اصلی آن انسولین-درمانی است. پایش سطح قند خون بیمار بهطور پیوسته در طول شبانهروز، راهکار درمانی بسیار مناسبی است از جهت آنکه با کمترین میزان تزریق انسولین در زمانهای مورد نیاز، مقدار قند خون بیمار را در محدودهی ایمن تحت کنترل قرار میدهد. این امر از هایپرگلاسمی (مقدار قند خون بیشتر از 120mg/dl ) و هیپوگلاسمی (مقدار قند خون کمتر از mg/dl 65) بیمار جلوگیری میکند. برای دستیابی به این هدف، یک مدل دوتاخیری موجود، به منظور مدلسازی تغییرات سطح قند خون به طور پیوسته در طول شبانهروز، توسعه داده شده است. برخی از پارامترهای این مدل با استفاده از الگوریتم ژنتیک جهت دستیابی به بیشترین تطبیق بین دینامیک حاصل از مدل با دیتاهای اخذ شده در این مطالعه، تخمین زده شدهاند. در نتیجه، مدل توسعه داده شده در این پژوهش، قادر است دینامیک قند خون را بهطور پیوسته در طول شبانهروز به دست آورد و به تبع آن، دینامیک انسولین مورد نیاز جهت تزریق به بیمار برای تحت کنترل قرار دادن میزان قند خون در محدودهی مجاز را پیشبینی کند. بنابراین، این سیستم کنترلی قادر است از هیپوگلاسمی و هایپرگلاسمی شدن بیمار جلوگیری کند.