В помощь врачам: пермские ученые нашли способ предсказывать развитие рака

Проблема развития онкологических заболеваний остается одной из самых актуальных в мире — рак поражает и взрослых, и детей. Ученые из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) создали математическую модель, которая воспроизводит динамику роста раковой опухоли. Работа выполнена в рамках проекта ПНИПУ «Человекоцентричные технологии и сервисы» при поддержке программы Минобрнауки России «Приоритет 2030».

Специалисты пермского Политеха разрабатывали эту модель с 2017 года. Подробнее о новой разработке — в нашем материале.

Математическая модель работает следующим образом: ученые задают в программе начальные параметры, включая коэффициенты эластичности и упругости здоровых и раковых клеток, параметры деления клеток и параметры интеркаляции. Последние влияют на структурообразование при росте раковой опухоли.

«Под интеркаляцией понимается механизм, который отвечает за снятие локальных избыточных напряжений в ткани эпителия. Как выяснилось в ходе экспериментов, в разработанной нами модели именно от этого параметра зависит форма злокачественного новообразования», — рассказал нашему порталу заведующий лабораторией кафедры прикладной физики ПНИПУ Иван Красняков.

Как уточняет собеседник, в своем исследовании пермские ученые не изучают эффект перерождения здоровой клетки в раковую.

«Практикующий врач видит гистологический срез больного, то есть фиксированный кадр в определенный момент времени. Он не может проследить за всей эволюцией и предугадать, во что же это выльется в дальнейшем. Наша модель, наоборот, позволяет показывать динамику — то, в какой тип опухоли может переродиться раковая клетка. Это основной плюс разработки», — сказал ученый.

Важно отметить, что врач ставит диагноз по одному срезу, опираясь на свои знания и опыт, а новая модель может позволить продемонстрировать и другие варианты развития болезни.

«Мы можем взять ряд различных опухолей, проанализировать их, провести оценку сложности и классификацию. С помощью такой методики становится возможным определять тип опухоли в более короткие сроки», — рассказал Иван Красняков.

Функционирование раковой клетки отличается от здоровой и при этом зависит, в том числе, от ее положения в опухоли. Созданная пермскими учеными модель как раз и принимает во внимание этот фактор.

По данным ученого, математических моделей по исследованию роста злокачественных образований немало, но разработанная модель учитывает дискретность строения..

«У нас есть элементарная единица всей общей системы — это клетка, которую мы описываем как многоугольник. Вся ткань состоит из таких клеточек. В ходе эволюции каждая из них может динамически менять свою форму и размер. Новизна нашего изобретения в том, что клетка в модели может вести себя наиболее схоже с ее реальным поведением в ткани», — рассказал Иван Красняков.

В 2015 году стало известно, что опухоли являются гетерогенным образованием, то есть в одной опухоли есть разные раковые клетки по своему предназначению. Именно это обуславливает появление различных форм опухолей.

Пока ученые сопоставляют полученные результаты с теми, что уже опубликованы в научной литературе клинических исследований по структурообразованию. Так они поймут, на какой тип опухоли похож результат математической модели.

В будущем разработка специалистов пермского Политеха позволит медикам ставить диагноз в кратчайшие сроки и подбирать наиболее эффективную терапию.

А мы напоминаем, что исследования российских ученых уже сегодня приносят результаты. Так, национальный проект «Наука и университеты» предоставляет участникам программы мегагранты, по которым они могут получить до 90 млн рублей на свои работы. Подробнее о возможностях нацпроекта можно узнать по ссылке.