In-silico modelleme, sağlık ve hastalıkta intervertebral diskin entegre çalışmasına yardımcı olur

0
99

İntervertebral diski oluşturan dokuların biyokimyasal bileşimi. Katkı Sağlayanlar: Universitat Pompeu Fabra – Barselona

Omurga, gövdeye eksenel destek ve merkezi boşluğundan geçen omuriliğe koruma sağlayan 24 omurdan oluşur. Omurlar, omurlar arası diskler vasıtasıyla bağlanır. Bu diskler yüksek oranda sulu, esnektir ve mekanik olarak oldukça dirençlidir. Kolonun esnekliğini sağlarlar ve yürüme, koşma gibi günlük aktiviteler sırasında ve atlama gibi çarpma durumlarında amortisör görevi görürler.

Bu benzersiz özellikler, disklerin doku bileşimi ve yapısı sayesinde mümkün kılınmıştır. Merkezinde nükleus pulposus (NP) adı verilen jel benzeri bir madde vardır. Bu, NP’yi yanal olarak sınırlayan ve içeride yüksek sıvı basıncı sağlayan ve böylece şişirilmiş bir lastik gibi diski mekanik olarak stabilize eden bir fibrokartilaj, anulus fibrosus (AF) ile çevrilidir. NP’nin yukarı ve aşağı doğru, NP’yi ve vertebral kemiğin AF’nin iç kısmını ayıran ince kıkırdak katmanları (kıkırdak uç plakaları, CEP) vardır. Bu kıkırdak katmanları, omurlar ve NP arasındaki su ve önemli biyomoleküllerin değişimini düzenler, böylece diskin hem mekaniğine hem de fonksiyonel biyolojik düzenlenmesine katkıda bulunur.

Bioinformatics dergisinde yayınlanan yeni bir çalışma, deneysel bilgiye başvuran intervertebral diski incelemek için bir model ve ilk kez, 3-D multifaktöriyel biyokimyasal işlemlere maruz kalan NP hücrelerinin hücresel davranışını taklit etmek için sistem biyolojisindeki ağ modelleme çözümlerini sunmaktadır. çevre. Bu araştırma, UPF Bilgi ve İletişim Teknolojileri Departmanına (DTIC) bağlı bir merkez olan BCN MedTech Araştırma Birimi üyeleri tarafından UPF Ph.D. Laura Baumgartner ile gerçekleştirilmiştir. Araştırmanın ortak yazarı Jérôme Noailly’nin rehberliğinde makalenin ilk yazarı olarak öğrenci.

İntervertebral disk dejenerasyonunu incelemek için in-silico modelleme

İntervertebral disk dejenerasyonu, giderek artan su ve yapı ve dolayısıyla işlevsellik kaybı ile tanımlanır. İş gücü üzerinde ciddi etkileri olan semptomlarının erken başlamasıyla diskin doğal yaşlanmasından farklıdır. Kronik bel ağrısı için önemli bir risk faktörüdür ve bu da sakatlığa neden olabilir.

Diskin aşamalı degradasyonu, büyük olasılıkla doku bütünlüğünü korumak için gerekli olan yerel hücrelerin aktivitesindeki (uzun süreli) bir değişikliğin neden olduğu mikroskobik lezyon birikimlerinden oluşur. Bu hücre aktivitesindeki değişime yol açan faktörler tam olarak bilinmemektedir ve in vivo veya in vitro araştırmayı sınırlayan çoklu mekanik ve biyokimyasal uyaranların etkileşimlerinden kaynaklanıyor gibi görünmektedir. Bu bilgi eksikliği, bel ağrısını zayıflatmaya yönelik tedavilerin kök problemini çözemediği anlamına gelir ve bu nedenle temelde oldukça değişken ve kısa vadeli etkililiği olan ağrı kontrolüne odaklanır.

In-silico modelleme, farklı uyaranların 3-D çok faktörlü bir ortama maruz kalan nükleus pulposusun hücreleri üzerindeki etkisinin entegre edilmesine izin verdiği için özellikle çekicidir. Aynı zamanda klinik vakaların büyük değişkenliğini açıklayabilecek çok sayıda olası dejenerasyon senaryosunu test etme şansı sunar, ki bu deneyler yaparak imkansızdır.

Laura Baumgartner’ın daha ayrıntılı olarak açıkladığı gibi, “Bu çalışmada kullanılan in-siliko modelleme, ajan olarak 4000 nükleus pulposus hücresi ile 1 mm³’lük bir hacmi simüle eden ajan tabanlı modeldi. Nükleus pulpozustaki hücresel aktivite, intervertebral dejenerasyon durumunda etkilenebilecek çeşitli doku bileşenlerinin haberci RNA ekspresyonu: agrekan kümeleri oluşturan merkezi proteoglikan proteinleri ve tip I, II ve III kollajen ve dokuyu bozan iki proteaz, enzim stromelisin-1 (MMP-3) ve ADAMTS, agrandanlar için özel bir afinite ile. ” Değerler iltihaplı ve iltihaplı olmayan hücreler için elde edildi. Ek olarak, hücre canlılığı farklı biyokimyasal profiller vasıtasıyla tahmin edilmiştir. Bu hücresel aktivitenin düzenlenmesi, disk dokularının kompozisyonunun gelişimini ve bunların bütünlüğünü koruma, suyu tutma ve rollerini tam olarak üstlenme yeteneklerini belirleyecektir.

İlk sonuçları doğrulanan bu gelişmiş modelleme, ilk kez, intervertebral disk hücrelerinin beslenmesini etkileyebilecek metabolik problemler, inflamatuar sistemin deregülasyon problemleri gibi risk faktörlerini tahmin etme imkanı sunmaktadır. diğerleri arasında aşırı aktivite veya morfolojik veya mekanik risk faktörleri.

Çalışma, intervertebral diskin keşfedilmesinde ve çok sayıda sırt ağrısı probleminin daha iyi yönetilmesine dönüştürülmesinde yeni bir ufuk yaratıyor. Bu potansiyel, Jérôme Noailly tarafından koordine edilen, 2020’nin sonlarında başlayan ve 15 tezin odaklanarak yürütüleceği yeni Avrupa projesi Disc4All’de (H2020-MSCA-ITN-ETN-2020 GA: 955.735) derinlemesine araştırılacaktır. disk dejenerasyon mekanizmalarının entegre açıklaması ve yeni terapötik hedefler bulma nihai hedefi ile hastaları katmanlara ayırmak için bu tanımların kullanılması.

İntervertebral disk rejenerasyonu bilgisini geliştirmek

Bu yıl Ocak ayında aynı yazarların International Journal of Molecular Sciences’ta uluslararası katılımcılarla yayınladıkları sonraki bir çalışma, patofizyoloji ve intervertebral disk rejenerasyonunun gelişmiş stratejileri üzerine önceki çalışmaların kapsamlı bir incelemesini sunuyor. Çok ölçekli işlevin mevcut bilgisinin ve sağlık ve hastalıkta intervertebral diskin düzenlenmesi, potansiyel rejeneratif stratejiler ve gelişmiş tedavilerin geliştirilmesi için destek sağlayabilecek in-siliko modellerin entegre bir analizini sağlar.

Patlak bir lastiği yamamak gibi: Yeni düzeltme, fıtıklaşmış diskleri iyileştirir Daha fazla bilgi: Laura Baumgartner ve diğerleri, Multiscale Regulation of the Intervertebral Disc: Achievements in Experimental, In Silico ve Regenerative Research, International Journal of Molecular Sciences (2021). DOI: 10.3390 / ijms22020703

L. Baumgartner ve diğerleri. 3B çok faktörlü ortamlarda intervertebral disk hücresi davranışını simüle eden Bioinformatics (2019). DOI: 10.1101 / 2019.12.23.886887

Universitat Pompeu Fabra – Barcelona tarafından sağlandı

Alıntı: In-silico modelleme, 5 Şubat 2021 tarihinde https://medicalxpress.com/news/2021-02-in-silico-intervertebral- adresinden alınan sağlık ve hastalıkta intervertebral diskin entegre çalışmasına yardımcı olur (2021, 5 Şubat) disk-sağlık-hastalığı.html

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amacına yönelik herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin olmaksızın hiçbir bölümü çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz