2020年10月16日

理解肺内结核病变动态的计算模型

由Pere-Joan Cardona领导的德国人Trias i Pujol研究所(IGTP)实验性结核病部门的研究人员发表了旨在重现虚拟肺部结核病病变动态的计算模型的第一批结果。该模型是由IGTP的比较医学和生物影像学中心(CMCiB)的3Rs计划开发的,"拉凯萨"基础。

加泰罗尼亚理工大学物理系的研究员MartíCatalà和Clara Prats,CMCiB的巴塞罗那科技大学(UPC)以及UPC研究人员DanielLópez-Codina,Sergio Alonso和Joaquim Valls也参加了研究。该论文的第一作者Català领导了该程序的计算机模拟试验。其结果已发表在杂志上 PLOS计算生物学.

今天, (TB)仍然是世界十大死亡原因之一,2017年造成160万人死亡。结核病是由结核分枝杆菌引起的,结核分枝杆菌是一种感染肺泡的细菌。但是,受感染的人中有90%从未发展为活动性疾病。在剩下的10%的病例中,不知道引发该疾病的主要因素是其根除的主要障碍之一。这项研究旨在了解使疾病保持潜伏的机制,尤其是那些与内源性再感染有关的机制。

研究人员从假说开始,即内源性再感染在维持潜在感染中起着重要作用。 “因此,我们开发了一种基于代理的模型,该模型描述了计算性支气管树中结核病灶的生长,融合和增生,该模型是通过迭代算法建立的,该算法在肺表面积的3-D体积内生成支气管和分叉, ” UPC物理系研究员,计算生物学和复杂系统小组成员Clara Prats解释说。

该模型基于 是在感染初期对五只小型猪进行的计算机断层扫描。从这些图像中已经获得了小型猪的肺表面积,以生成计算肺。还获得了每个结核病灶的大小和位置,这使研究人员可以设置基于病原体模型的参数。

MartíCatalà说:“结果是一个模型,它使我们能够在计算机上重现和理解实验数据。我们已经能够证明结核病病灶的最终数目与内源性再感染频率和病灶生长之间的重要关系。” 。

该模型还已用作计算机模拟实验平台,以探索从潜伏感染向活动性疾病的过渡,从而确定主要诱因:炎症反应增强以及中度炎症反应与低呼吸幅度相结合。佩雷解释说:“这项研究很重要,因为小型猪的肺部结构与人类的肺部结构非常相似,因此该模型将使我们能够预测未来的行动,例如新的生物标记物,人类结核病的预防策略和治疗方法。” -该项目的合著者琼·卡多纳(Joan Cardona)。

计算机或计算模型

动物模型的使用,被称为比较医学,已经成为20世纪医学特别是健康与生命科学领域的巨大发展的主要关键之一。对于这些领域的研究,尤其是开发新的治疗方法和药物,这仍然是必不可少的步骤。新技术使这一实践得以完善,这是比较医学和生物影像学中心(CMCiB)研究设施和项目的主要目的。

该中心促进基于3R的研究:替换,减少和完善。在这种情况下,使用计算工具进行仿真是一个明显的例子。 “比较医学的研究较少。我们小组在临床前研究中已经使用替代模型很多年了,例如用于研究结核病的果蝇模型,就是一个范例。现在,计算机生成的模型提供了巨大的可能性,”他解释说。卡德纳(Cardona)是实验结核病科的首席研究员,也是CMCiB的科学总监。 “在这种情况下,我们通过使用少量动物和生物成像工具生成模型获得了可靠的结果。现在,我们将不再需要更多的动物; 位于计算机中,我们将能够将其用于未来的许多研究中,”他说。



更多信息: MartíCatalà等人。模拟虚拟肺部结核病病变的动力学:支气管树在内源性再感染中的作用, PLOS计算生物学 (2020)。 DOI:10.1371 / journal.pcbi.1007772
期刊信息: PLoS计算生物学

Provided by 加泰罗尼亚政治大学
引文: 理解肺内结核病病变动态的计算模型(2020年10月16日) 2020年10月26日检索 from //xasqxhb.com/news/2020-10-dynamics-tuberculosis-lesions-lungs.html
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