Prezentacje projektów – Komputerowe badania w medycynie (in silico) przeszły do klinik

26 sty 2011 r.

Fot. Shutterstock

Zapomnijmy o wyłączności badań in vitro, prowadzonych w probówkach badaniach z dziedziny biologii. Prawdziwym przełomem w dziedzinie nauk medycznych jest badanie in silico, a europejscy naukowcy zajmują czołowe miejsce w tej dziedzinie.

In silico jest wyrażeniem, które stosują naukowcy do opisywania modelowania, symulacji i wizualizacji procesów biologicznych i medycznych przy użyciu komputerów. Rozwój medycyny in silico jest rezultatem znacznych postępów w dziedzinie informatyki medycznej w ciągu ostatnich 20 lat.

Według Profesora Norberta Grafa, Dyrektora Kliniki Onkologii Pediatrycznej i Hematologii przy Szpitalu Uniwersyteckim Saarland, oraz badacza w ramach projektu pod nazwą „Zaawansowane badania kliniczno-genomiczne nowotworów” (ACGT), „in silico dotyczy dowolnej aplikacji wszelkich technologii w oparciu o zastosowanie komputera – a więc algorytmów, systemów, eksploracji danych lub analizy.” Od samego początku wielkiego wyścigu i poszukiwań, by określić ludzki genom, informatyka komputerowa rozpoczęła odgrywać znacznie większą rolę w naukach medycznych. Taka kombinacja informatyki i statystyki, zwana bioinformatyką, ma obecnie związek z prawie każdą dziedziną nowoczesnych nauk medycznych i biologii molekularnej, a więc z sekwencjonowaniem, przyporządkowaniami genów, biologią ewolucyjną, analizą mutacji, szybką analizą obrazowania i wieloma innymi zagadnieniami.

Ale najbardziej fascynującymi, wyłaniającymi się dyscyplinami bioinformatyki jest są modelowanie, symulacja i wizualizacja. Modelowanie może określać elementy układu biologicznego, symulacja służy do realistycznego ukazania, w jaki sposób układ taki ewoluuje w czasie pod wypływem określonych bodźców, a wizualizacja przedstawia uzyskane prognozy w formie graficznej.

Jest to prawie niewyobrażalny, fascynujący paradygmat; rzeczywiste procesy biologiczne symulowane w środowisku wirtualnym. Dziedzina ta jest nadal w powijakach, ale naukowcy dokonali już dotąd olbrzymiego postępu, który głównie zawdzięczać można finansowanemu przez UE projektowi ACGT.

W ramach projektu ACGT zamierzano przedstawić środowisku naukowemu najnowsze osiągnięcie infrastruktury technologii informacyjno-komunikacyjnej (TIK), w taki sposób, by mogło ono wykorzystać genomikę stosowaną w klinice do leczenia nowotworów. Genomika stosowana dostosowuje leczenie od indywidualnego profilu genetycznego określonego nowotworu i pacjenta, a w projekcie ACGT podano zakres narzędzi, które takie leczenie wspierają.

Symulator onkologiczny: nowotwór in silico

Najbardziej innowacyjnym i zaawansowanym narzędziem opracowanym w ramach projektu ACGT jest symulator onkologiczny, stanowiący oprogramowanie do matematycznego modelowania, symulacji oraz wizualizacji eksperymentalnej platformy in silico.

Platforma ta przygotowana została przez zespół http://www.in-silico-oncology.iccs.ntua.gr (In Silico Oncology Group), we współpracy i szeregiem ośrodków badawczych w Europie i Japonii pod kierunkiem Profesora Georgiosa Stamatakosa z Instytutu Systemów Łączności i Informatyki (ICCS) przy Narodowej Politechnice w Atenach (NTUA).

„Symulator onkologiczny jest zintegrowanym systemem oprogramowania, umożliwiającym symulację guza in vivo, w odpowiedzi na leczenie prowadzone w środowisku prób klinicznych,” wyjaśnia Profesor Graf. „Zadaniem jego jest wsparcie podejmowanych w klinice decyzji w stosunku do indywidualnych pacjentów. Zasadniczym zadaniem systemu jest optymalizacja leczenia nowotworu.”

Eksperymenty in silico pomagają w szkoleniu i informowaniu lekarzy, naukowców, badaczy i pacjentów w demonstrowaniu przypuszczalnej reakcji guza na rozmaite reżimy terapii. Technologia ta nie jest jeszcze gotowa do wprowadzania w klinikach, ale w projekcie ACGT zrobiono wielki krok do przodu w tym zakresie.
W ramach projektu ACGT, zespół skoncentrował swoją uwagę na dziecięcym nerczaku płodowym, który jest guzem nerki, a szczególnie na próbach prowadzonych przez Międzynarodowe Towarzystwo Onkologii Dziecięcej (SIOP).

Dzięki tym próbom, badacze uczestniczący w ACGT byli w stanie wykorzystać anonimowe, rzeczywiste dane, zebrane przed leczeniem chemoterapią i po jej zakończeniu, dzięki czemu zapewniono znalezienie sposobu dla zaadoptowania oprogramowania do rzeczywistych warunków klinicznych, a jednocześnie weryfikację oprogramowania z wykorzystaniem rzeczywistych wyników.

„Dzięki zastosowaniu rzeczywistych danych medycznych dotyczących nerczaka u określonego pacjenta w połączeniu z wprowadzeniem wiarygodnych wartości w charakterze parametrów modelu – w oparciu o dostępną literaturę – możliwa było rozsądna prognoza rzeczywistego kurczenia się nowotworu,” mówi Profesor Graf.

Prace nad symulacją obejmowały kilka najbardziej zaawansowanych zastosowań zagadnień nauk matematycznych w medycynie, takich jak stochastyczne automaty komórkowe, symulację zdarzeń dyskretnych, hipermacierze i dyskretne wartości operatorów.Prof. Graf twierdzi, że dzięki zastosowaniu takiego podejścia, możliwe jest także badanie niestabilności genetycznej lub mutacji oraz mutagenezy, jak również obserwacja złożonego wzajemnego oddziaływania pomiędzy systemem immunologicznym a guzem.

<< < 1 2 > >>

comments powered by Disqus

Nasz serwis używa cookies. Korzystanie z serwisu bez zmiany ustawień Twojej przeglądarki oznacza, że będą one umieszczane w Twoim urządzeniu końcowym i że wyrażasz zgodę na ich używanie. Pamiętaj, że zawsze możesz zmienić te ustawienia w swojej przeglądarce. Więcej o plikach cookies w Polityce prywatności

PUBLIC !!