Теория фракталов помогла в изучении клеточного скелета стволовых клеток

МЕНЮ


Главная страница
Поиск
Регистрация на сайте
Помощь проекту
Архив новостей

ТЕМЫ


Новости ИИРазработка ИИВнедрение ИИРабота разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика

Авторизация



RSS


RSS новости


Российские ученые усовершенствовали математический метод, который позволяет описывать геометрические параметры сложных природных объектов, например узора сосудов, — и применили его для оценки изменения цитоскелета стволовых клеток во время воздействия биологически активных веществ. Подход станет мощным инструментом для описания клеточных структур, являющихся ключевыми игроками в процессе регенерации тканей. Он поможет как в решении фундаментальных научных задач, так и в прикладных исследованиях «ускоряющих» движение клеток препаратов, востребованных в регенеративной медицине.Результаты исследования, поддержанногогрантомРоссийского научного фонда (РНФ),опубликованыв журнале PloSOne.

Клеточная терапия — многообещающий метод, который позволяет лечить тяжелые травмы и разнообразные болезни, среди которых рак, диабет, рассеянный склероз и многие другие. Он заключается в трансплантации стволовых клеток в организм человека, где они смогут способствовать регенерации утраченных или дефектных тканей. Однако лишь небольшая их часть достигает цели и остается в ней. Проблема заключается, в том числе, в недостаточной подвижности: при пересадке стволовых клеток, они не способны достигнуть поврежденного участка ткани или органа и остаться в нем, и поэтому не обеспечивают оптимальную регенерацию. Один из подходов улучшения регенеративных свойств клеток – это повышение их подвижности при помощи особых веществ, способствующих перестройке цитоскелета, и таким образом, «ускоряющих» передвижение клеток к поврежденному участку. В процессе выявления этих веществ необходимо отслеживать, насколько изменяется клеточный скелет, и желательно количественно описывать эти изменения.

«Мы поняли, что для более точной оценки реорганизации цитоскелета по микрофотографиям нам необходим количественный метод. Одним из таких подходов, который и ранее единично использовался клеточными биологами, является метод измерения фрактальной размерности Минковского. Мы модифицировали его, а затем успешно применили для оценки структур фибриллярного актина — одной из основных структур, составляющих цитоскелет»,— рассказываетмладший научный сотрудник группы ионных механизмов клеточной сигнализации ИНЦ РАН Алла Ревитцер.

Исследователи Института цитологии РАН и Санкт-Петербургского Политехнического Университета Петра Великого рассмотрели изображения меченого специфическим красителем актинового цитоскелета стволовых клеток как фрактальные структуры. Так называют сложные геометрические фигуры, обладающие свойством самоподобия в широком диапазоне масштабов. Цитоскелет клеток, равно как и многие другие природные объекты, обладает сложной и нерегулярной формой, плохо поддающейся численной оценке. Авторы предложили использовать метод измерения фрактальной размерности Минковского, который успешно показывает себя в ситуациях, когда нужно оценить, какое пространство занимает тот или иной объект на изображении. Процесс вычисления заключается в том, что на изображение накладывается сетка с квадратными ячейками, подсчитывается количество занятых им ячеек, потом сетка становится мельче, снова считаются заполненные ячейки и так несколько раз. Далее в логарифмических координатах строят зависимость числа занятых ячеек от размера сетки и на основании этой зависимости вычисляют фрактальную размерность Минковского. Исследователи разработали доступную всем программу, которая рассчитывает фрактальную размерность Минковского для изображения актинового цитоскелета. При этом она автоматически подбирает параметры позиции и размера ячеек исходя из расположения и размера отмеченного красителем ядра клетки.

«Наш метод позволяет получить информацию об изменении структуры цитоскелета под действием различных факторов. При этом не требуется большого количества данных, на подготовку и обработку которых уходит много времени. Поэтому мы надеемся, что наша разработка будет интересна для клеточных биологов, которые изучают цитоскелет стволовых клеток, применяемых в регенеративной медицине»,— добавляетАлла Ревитцер.


Источник: news.myseldon.com

Комментарии: