Araştırmacıların Çalışma Hastalığına Yardım Etmesine Yönelik Sanal Sıçanlar - 2019 | Sağlık
Yayınlandığı: Sağlık • Görünümler: 16430
Çoğu sıçanın barındırılması ve beslenmesi gerekirken, bu yeni sıçan seti insanlarla temas olmadan çevrimiçi olarak yaşamaktadır. Ve bu sanal sıçanlar bilim insanlarının insan hastalıklarını araştırmasına yardımcı oluyor.
Çoğu laboratuar faresi barındırılmalı, beslenmeli ve yetiştirilmelidir. Fakat Daniel Beard grubu yeni sistem biyolojisi merkezi için akıl almaz.
Milwaukee'deki Wisconsin Tıp Koleji'nde hesaplamalı bir biyolog olan Beard, genlerin ve çevresel faktörlerin hastalığa neden olan etkileşimini incelemek için fare fizyolojisi bilgisayar modellerini kullanıyor. Projesini "Sanal Fizyolojik Sıçan" olarak adlandırıyor.
Son ürün, bir bilgisayar gibi bütünleşik veri kümeleri gibi bir kemirgen gibi görünmeyecektir. Bu, tüm fizyolojik sistemlerin sağlık ve hastalıkta nasıl işlediğini öğrenmek için bilgisayar modellemesini laboratuar deneyleriyle bütünleştiren yeni ortaya çıkan bir alan olan sistem biyolojisinin güzelliği.
“Birçok çalışma bileşeninin sentezinden veya entegrasyonundan sonra gidiyoruz” diye açıklıyor Beard.
Sistem biyologları genellikle canlı hücrelerdeki işlemleri taklit etmeye çalışan modelleri yaparlar ve sonra modellerin gerçekliği ne kadar çoğalttığını veya öngördüğünü test etmek için deneyler kullanırlar. Her modelin farklı bölümleriyle birlikte çalışmak, biyologların geleneksel laboratuvar deneylerinin cevaplayamadığı soruları keşfetmelerine yardımcı olabilir.
Beard, “Biyomedikal araştırmanın büyük zorluklarına karşı çalışıyoruz: fizyolojik, genetik ve çevresel faktörler arasındaki karmaşık etkileşimi anlamak” diyor.
Canlı sıçan modelleri, dünya genelinde insanların önde gelen ölüm nedeni olan kardiyovasküler hastalıkları incelemek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak, bu ve diğer karmaşık hastalıklara neden olan çoklu genlerin ve çevresel faktörlerin nasıl etkileştiğini henüz ortaya koymamışlardır.
Bu yeni proje ile Beard, yüksek tansiyon ve kalp yetmezliği gibi insan hastalıklarıyla ilgili yeni bilgileri ortaya çıkarmayı amaçlamaktadır; çünkü bunlar vücutta basit neden-sonuç ilişkilerine sahip olmadıkları için çalışmayı zorlaştırmaktadır. Başka bir deyişle, tek bir gen veya yaşam tarzı seçimi ile ilişkilendirilemezler.
Sakal ve ekibi kendi modelini kurmadan önce, gerçek sıçanların bedenlerinin nasıl çalıştığını öğrenecekler. Doku örneklerini ve bilinen genomları olan canlı sıçanları kullanarak, farelerin sağlıklı kalpleri, böbrekleri, iskelet kasları ve kan damarlarının fonksiyonlarını hem geniş hem de yakın moleküler detaylarda ölçeceklerdir. Bu, sıçan kardiyovasküler sisteminin normal şekilde çalışmasını karakterize etmek için diğer deneylerden toplanan bilgilere eklenecektir.
Daha sonra ekip, sonuçlara göre normal fonksiyonun bilgisayar simülasyonlarını yaratacaktır. Modeller gerçek fare fizyolojisini yakından yansıtacağından, araştırmacıların hayvan deneylerinden verileri daha iyi analiz etmelerine ve laboratuarda test etmek için daha kesin hipotezler geliştirmelerine yardımcı olacaktır.
“Deneyler ve modeller arasındaki döngüyü kapatmaya çalışıyoruz” diyor Beard.
Sakal'ın çalışması, bir farenin genetiğinin ve çevresinin hastalığa neden olan etkileşimini araştırır.
Sanal bir sağlıklı fare fizyolojisi modeline sahip olduklarında, Beard'ın ekibi, genleri yüksek tansiyon gibi hastalıklara ve hastalık belirtilerine bağlı olan canlı sıçanlarda kardiyovasküler fonksiyonu ölçecektir.
Sakal, bu ayrıntılı hastalık bilgisinin bilgisayar modellerine eklenmesinin, bir sıçanın genlerini moleküler işlevleriyle karşılaştırabilen ve sonuçta kardiyovasküler sağlık veya hastalığın durumunu tahmin edebilen sofistike bir veritabanı ile sonuçlanacağını beklemektedir.
Beard, bu hastalık özelliklerinin, insanlarda görülenlere çok benzedikleri için çalışmak için önemlidir.
Sonunda, sanal farelerin keşifleri araştırmacıların bireyin genlerinin karmaşık hastalıklarda oynadığı rolü tanımlamasına yardımcı olabilir. Gelecekte, bu tür işler, hastalıkların gelişmesini önlemek için erken müdahalelerde yardımcı olabilir.
Doğruluğu sağlamak için, Sakal ve ekibi projeyi bir adım ileriye götürmeyi planlıyor. Genetik bilimi bilinen ancak bu genlerden kaynaklanan hastalık özelliklerinin bilinmediği yeni canlı sıçan türleri üreteceklerdir. Daha sonra bilgisayar modellerinin her farenin kalp damar sağlığını, genlerine göre başarılı bir şekilde tahmin edip edemeyeceğini göreceklerdir. Sakal, bu son adımı takımın "en iddialı hedefi" olarak adlandırıyor.
Projenin amacı, canlı laboratuar farelerinden tamamen kurtulmak değil, diyor Beard, ancak bilgisayarlarla “bütünleştirici yaklaşım” ile bağlantılı deneyleri kullanmak için “hastalık riskini tahmin etme yeteneğimizi arttırmak”.
“Sanal Fizyolojik Sıçan, deneylerden mümkün olduğunca fazla şey öğrenmenin bir yoludur” diyor Beard. "Umarım bu daha iyi, daha akıllı, daha verimli bir hayvan araştırmasına yol açacaktır."
Yeni merkezi, Ulusal Sağlık Enstitülerinden 5 yıl boyunca 13 milyon dolar alacak.
Merkezin NIH program müdürü Paul Brazhnik, “Projenin genlerin organ fizyolojisine çok yönlü yaklaşımı, yaşamın temellerini ve hastalıkların nedenlerini açıklamak için süregelen çabalarımıza yardımcı olacaktır” diyor.
Fizyolojik sistemler gibi, sistem biyolojisi alanı da işbirliğine dayanır. Sanal sıçan projesi, Birleşik Krallık, Norveç ve Yeni Zelandalıların uzmanlarından oluşan ve sanal fizyolojik bir insan geliştirmeye çalışan uzmanları içeriyor.
İlgili araştırmalar: biyolojiyi birleştirmek