Революционный симулятор биохимических процессов в межпозвоночных дисках

Исследователи из Университета Помпеу Фабра (UPF) создали первый в мире вычислительный симулятор для изучения биохимических процессов в межпозвоночных дисках. Это прорывное исследование было проведено в сотрудничестве с Исследовательским институтом больницы дель Мар (HMRIB), а его результаты опубликованы в престижном научном журнале npj Systems Biology and Applications.
Революционный симулятор биохимических процессов в межпозвоночных дисках
Изображение носит иллюстративный характер

Проект возглавили Жером Ноайи, руководитель исследовательского направления биомеханики и механобиологии (BMMB) в подразделении BCN MedTech Департамента инженерии UPF, и Жанет Пиньеро, исследователь из Программы исследований в области биомедицинской информатики (GRIB), совместно разрабатываемой HMRIB и Департаментом медицины и наук о жизни UPF.

Межпозвоночные диски, расположенные между позвонками, играют критическую роль в обеспечении гибкости позвоночника и амортизации ударов. Они смягчают воздействие от повседневных действий, таких как ходьба, бег и поднятие тяжестей, а также обеспечивают артикуляцию и стабилизацию позвоночника. Эти структуры обладают уникальными характеристиками: они представляют собой крупнейшую часть человеческого тела без кровотока, полагаясь на межклеточную жидкость (преимущественно солевой раствор) для доставки питательных веществ. Из-за отсутствия иммунных клеток, переносимых кровью, клетки дисков могут брать на себя иммунные функции.

Дегенерация дисков может быть вызвана различными факторами, включая генетическую предрасположенность, возраст, метаболические нарушения, механические нагрузки и воздействие окружающей среды. Этот процесс характеризуется дисбалансом между анаболизмом (формированием тканей) и катаболизмом (разрушением тканей). Клетки диска способны генерировать сигналы тревоги, запускающие выработку провоспалительных белков, которые оказывают двойное воздействие: снижают производство тканей диска и увеличивают выработку ферментов, разрушающих ткани.

Разработанный исследователями вычислительный симулятор, названный «Моделью регуляторной сети», имитирует взаимодействие 33 белков в межклеточной жидкости и 153 возможных взаимодействия между этими белками. Модель интегрирует знания из 103 научных статей о студенистом ядре (nucleus pulposus) — центральной ткани диска. Это позволяет связать ранее изолированные исследования о поведении клеток диска и предоставить целостную картину происходящих процессов. Симулятор был предоставлен в открытый доступ для научного сообщества.

Значимость этой разработки трудно переоценить. Симулятор позволяет лучше понять биологические причины боли в спине и моделировать эффекты различных процентных соотношений белков в межклеточной жидкости. Он закладывает основу для разработки будущих персонализированных биологических методов лечения, которые могут включать получение обогащенной белками сыворотки из крови пациента и доставку этой сыворотки в межпозвоночные диски для восстановления их биологического обслуживания.

Важно отметить различие между типами лечения: биологические методы, на которых сфокусировано текущее исследование, воздействуют на межклеточную жидкость для стимуляции клеток, в то время как фармакологические методы будут действовать на биохимические процессы внутри клеток и станут предметом будущих исследований.

Эта инновационная разработка открывает новые горизонты в понимании и лечении заболеваний межпозвоночных дисков, предлагая потенциальное решение проблемы, от которой страдают миллионы людей во всем мире.


Новое на сайте

19817В Луксоре нашли стелу с римским императором в образе фараона 19816Экипаж Artemis II о моменте, когда земля исчезла за луной 19815Почему луна выглядит по-разному в разных точках земли? 19814Adobe экстренно закрыла опасную дыру в Acrobat Reader, которую хакеры использовали с... 19813Метеорный поток, рождённый из умирающего астероида 19812Когда робот пишет за тебя прощальную смс 19811Что общего у лунной миссии, толстого попугая, загадочной плащаницы и лекарства от диабета? 19810Какие снимки Artemis II уже стали иконами лунной программы? 19809Кто на самом деле хочет сладкого — вы или ваши бактерии? 19808Как рекламные данные 500 миллионов телефонов оказались в руках спецслужб? 19807Экипаж Artemis II вернулся на землю после десяти дней в космосе 19806Зелёная и коричневая луна: почему геологи Artemis II уже не могут усидеть на месте 19805Эксперты уверены в теплозащитном щите Artemis II, несмотря на проблемы предшественника 19804Выжить внутри торнадо: каково это — когда тебя засасывает в воронку 19803Аляскинские косатки-охотники на млекопитающих замечены у берегов Сиэтла
Ссылка