Презентация на тему: Системная биология, лечение рака и будущее медицины

КГУ: Теоретическая физика (руководители Е.В. Савельев, А.М. Баранов): космология, теория гравитации, модели ранних стадий Вселенной (1993-1997) КГУ: Теоретическая физика (руководители Е.В. Савельев, А.М. Баранов): космология, теория гравитации, модели ранних стадий Вселенной (1993-1997)

Почему мы занимаемся исследованиями рака? Почему мы занимаемся исследованиями рака? Что такое системная биология? Каким образом системная биология подходит к изучению рака? Возможное будущее медицины в лечении рака

Заболевание, характеризующееся появлением и ростом опухоли Заболевание, характеризующееся появлением и ростом опухоли Большая часть раков развивается из эпителиальной ткани Способность к метастазированию Роль наследственности Роль вирусов Роль мутаций

Рак так же стар как и существование многоклеточных организмов Рак так же стар как и существование многоклеточных организмов Прогресс в лечении рака реален, но недостаточен Проблема рецидива не решена Необходимы радикально новые лекарства

Гуманистическая причина Гуманистическая причина население стареет, во многих странах рак является причиной смертности номер один Убивает больше людей чем СПИД, малярия, туберкулез 2008 год: 7.6 млн смертей (17 млн в 2030) и 12.7 новых случаев Научно-познавательная причина для того, чтобы бороться с раком необходимо понять работу нормальной клетки исследования рака являются примером хорошо организованного научного проекта с хорошо измеряемым прогрессом

Систематизация, стандартизация и формальное представление знаний в молекулярной биологии Систематизация, стандартизация и формальное представление знаний в молекулярной биологии Систематический сбор глобальных числовых данных о функционировании живой клетки Объяснение наблюдений молекулярной биологии на основе формальных (математических) моделей

Собрать систематическую и глобальную информацию о работе раковой и нормальной клетки Собрать систематическую и глобальную информацию о работе раковой и нормальной клетки Сравнить их между собой Отличить driver и passenger изменения Предложить способы воздействия на driver изменения, так чтобы не нарушать работу нормальных клеток Предложить формальное описание процессов объясняющее различия из биохимии клетки

Проникновение раковых клеток в окружающие ткани: уравнения движения на основе биофизических свойств Проникновение раковых клеток в окружающие ткани: уравнения движения на основе биофизических свойств Законы роста раковых опухолей в условиях гипоксии Изменения свойств межклеточного контакта при раковых трансформациях Изменения механических свойств тканей при раковых трансформациях Изучение влияния слабой радиации на жизнедеятельность клеток

Назначить булеву функцию на узел Назначить булеву функцию на узел Example of CASP8 CASP8 = 0 when DISC-Fas=0 and DISC-TNF=0 and CASP3=0 (equivalent to no external signals from death receptors and no intracellular problems) cFLIP=1 (equivalent to inhibition by the NFkB pathway) CASP8 = 1 when DISC-Fas=1 or/and DISC-TNF=1 (equivalent to signal from death receptors) CASP3=1 (amplification signal, feedback activation) AND no cFLIP

Example : Caspase 8 deletion Example : Caspase 8 deletion ≈ 85% survival (NFkB) ≈ 15% necrosis No apoptosis Qualitatively consistent with the literature “TNF-induced apoptosis is blocked though not necrosis” [Kawahara, Ohsawa et al., J Cell Biol 1998] (Jurkat cells, C8-/-)

Создать виртуальный живой организм (воссоздать биологию in silico) Системная медицина: модель виртуального пациента, способную предсказывать исход различных способов лечения

«… Recent advances in Systems Biology indicate that the time is now ripe to initiate a grand challenge project to create over the next thirty years a comprehensive, molecules-based, multi-scale, computational model of the human (‘the virtual human’), capable of simulating and predicting, with a reasonable degree of accuracy, the consequences of most of the perturbations that are relevant to healthcare… » «… Recent advances in Systems Biology indicate that the time is now ripe to initiate a grand challenge project to create over the next thirty years a comprehensive, molecules-based, multi-scale, computational model of the human (‘the virtual human’), capable of simulating and predicting, with a reasonable degree of accuracy, the consequences of most of the perturbations that are relevant to healthcare… »

RiskOGram RiskOGram