Эпителий человека: ученые ПНИПУ моделируют поведение клеток для регенеративной медицины

Эпителий – это ткань, которая покрывает поверхность органов и тела. Она играет важную роль в организме, потому что защищает органы от повреждений, участвует в регуляции и обмене веществ. Изучение процессов формирования и развития тканей через наблюдение и эксперимент – очень сложный и трудоемкий процесс. Математическое моделирование позволяет анализировать большие объемы данных и выявлять закономерности, которые могут быть незаметны при использовании традиционных методов. Ученые Пермского политеха разработали модель эпителиальных тканей, которая поможет предсказывать поведение клеток при различных условиях и воздействиях. Это необходимо в разработке стратегий лечения заболеваний или создании новых методов регенеративной медицины. Исследование опубликовано в «Российском журнале биомеханики» №1 2024 г. Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда, грант № 23-71-01020. Эпителиальные ткани играют важную роль в организме человека. Они образуют кожу, которая защищает организм от внешних воздействий и регулирует потерю влаги. Слизистые оболочки покрывают внутренние поверхности органов пищеварения, дыхательных и мочевыводящих путей, репродуктивной системы, защищают их от механических повреждений и инфекций. Эти ткани формируют, например, структуру печени и поджелудочной железы. Они образуют внутреннее покрытие сосудов и полостей органов, в том числе мозга и сердца, обеспечивают условия для их нормального функционирования. Важно понимать, как происходит формирование и регенерация эпителиальных тканей, чтобы прогнозировать, например, рост и развитие заболеваний. Ученые ПНИПУ разработали модель, которая позволяет описывать клетку, отслеживать её динамику, а также подробно воспроизводить различные процессы, такие как деление клеток и обмен химическими сигналами. Благодаря этому появляется возможность моделировать миграцию клеток, заживление ран и развитие злокачественных образований. – Идея создания математической модели эпителиальных тканей связана с желанием понять основные механизмы, лежащие в основе формирования и развития организма. Наша модель учитывает важные процессы реального эпителия. Кроме механических взаимодействий клеток в системе мы вводим обмен химическими сигналами, что позволяет проследить полную историю всех изменений каждой клетки, а их общее количество ограничивается только вычислительными мощностями компьютера, – поделился кандидат физико-математических наук, научный сотрудник кафедры прикладной физики ПНИПУ Иван Красняков. Ученые Пермского политеха разработали модель, с помощью которой возможно разрабатывать стратегии лечения заболеваний. Понимание механизмов развития опухолей и других патологических процессов приведет к разработке более эффективных методов диагностики и лечения рака. Также модель будет применяться при создании искусственных органов. Конечными пользователями станут исследователи в области биомедицины и фармацевтики, а также клинические специалисты, работающие в области медицинской диагностики и лечения.