Download de presentatie
De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub
GepubliceerdBarbara Martens Laatst gewijzigd meer dan 10 jaar geleden
1
op basis van een partikel-gebaseerd model
2
Inleiding Overzicht celbiologie Model Simulatie Besluit 2
3
Model voor weefselgroei Model = vereenvoudigde weergave van de werkelijkheid Conceptueel model: wiskundige vergelijkingen Implementatie in C++ Visualisatie in Matlab 3
4
Relevantie van modellen van lichaamsweefsel Inzicht verwerven in celgedrag (bvb. doodsoorzaak v/e cel) Hypotheses testen, vrij van onbekende/ongewenste invloeden Virtueel equivalent voor technisch of ethisch moeilijke experimenten Toepassingsdomeinen Bestrijding van kanker Weefselengineering 4
5
Samenstelling cel en extracellulaire matrix Fysische interactie Celmigratie Celgroei Primair energiemetabolisme Celdeling Celdood (necrose, apoptose) Celcyclus Tumorgroei 5
6
Partikel- gebaseerd Eindige elementen 3-dimensioneel Partikel-gebaseerd Technieken uit DEM (discrete elementen methode) bvb virtuele celoverlap Basiseenheid = een cel Bolvormig, met veranderlijke straal Extracellulaire matrix (ECM) Medium met allerlei moleculen, ook gemodelleerd als deeltjes (clusters van moleculen) 6
7
Tijdstapkeuze: nauwkeurigheid - rekentijd Kortstdurend proces op cellulair niveau = cytokinese (celdeling): enkele minuten Te simuleren tijd: enkele weken Tijdstap = 10 minuten expliciet modelleren van dochtercellen tijdens cytokinese overbodig rekentijd uitgespaard Voor celmigratie en fysische interactie (krachten en beweging) kleinere tijdstap nodig: mini-tijdstap: 1 minuut 7
8
CelID: elke cel heeft een unieke code Positie- en snelheidsvector, straal Status: prolifererend – quiescent – necrotisch - apoptotisch Fase in de celcyclus Opgenomen moleculen Mechanische stress Celsterkte Lijst met buurcellen 8
9
Initieel: Glucose Zuurstof Groeifactor (theoretisch) Door cellen geproduceerd: Lactaat Inhibitor (theoretisch) Diffusie van moleculen ~ random bewegingsafstand (per tijdstap) ε: 9 D = diffusiecoëfficiënt
10
KrachtenKrachten BewegingBeweging MetabolismeMetabolisme CycluscontroleCycluscontrole StatusStatus FaseFase CeldoodCeldoodMetabolismeMetabolisme GroeiGroeiDelingDeling Apoptotisch of necrotisch G1G1G1G1 G1G1G1G1MM 10 ProlifererendProlifererendQuiescentQuiescent
11
11
12
KrachtenKrachten BewegingBeweging MetabolismeMetabolisme CycluscontroleCycluscontrole StatusStatus FaseFase CeldoodCeldoodMetabolismeMetabolisme GroeiGroeiDelingDeling Apoptotisch of necrotisch G1G1G1G1 G1G1G1G1MM 12 ProlifererendProlifererendQuiescentQuiescent
13
Contactkracht: met: Adhesie: Viskeuze demping: Celparameter ‘mechanische stress’ ~ totale celoverlap Σ u i 13 1122 u F drag FCFCFCFC F flock
14
Snelheidsverandering: Positieverandering: 14
15
KrachtenKrachten BewegingBeweging MetabolismeMetabolisme CycluscontroleCycluscontrole StatusStatus FaseFase CeldoodCeldoodMetabolismeMetabolisme GroeiGroeiDelingDeling Apoptotisch of necrotisch G1G1G1G1 G1G1G1G1MM 15 ProlifererendProlifererendQuiescentQuiescent
16
Necrose Necrose (ongecontroleerde celdood; ook schadelijk voor naburige cellen) Mechanische stress te hoog c lactaat te hoog c glucose te laag c zuurstof te laag Apoptose Apoptose (gereguleerde celdood) Mechanische stress te hoog c inhibitor te hoog c groeifactor te laag Anoikis (bij verlies van aanhechting aan andere cellen) 16
17
Glycolyse Fermentatie tot lactaat (in anaerobe omstandigheden) Volledige aerobe oxidatie van glucose 17
18
KrachtenKrachten BewegingBeweging MetabolismeMetabolisme CycluscontroleCycluscontrole StatusStatus FaseFase CeldoodCeldoodMetabolismeMetabolisme GroeiGroeiDelingDeling Apoptotisch of necrotisch G1G1G1G1 G1G1G1G1MM 18 ProlifererendProlifererendQuiescentQuiescent
19
Geen model voor groei van individuele cellen als functie van de positie in de celcyclus gevonden Redenering: intracellulair transport vraagt meer tijd naarmate de cel groter wordt Voorstel: 19 groeiremmende factoren groeisnelheidsparameter f s mechanische stress f ATP beschikbare energie f gr groeifactor f in inhibitor f s mechanische stress f ATP beschikbare energie f gr groeifactor f in inhibitor
20
Dochtercellen tijdens de celdeling modelleren = via analytisch oplossen van een derdegraadsvergelijking Aanvankelijk geïmplementeerd, nadien uit het model verwijderd (cf. keuze van tijdstap) Simulatie van celdeling: 20
21
Mogelijkheden 3 dimensies Modelleren van anisotrope weefsels = mogelijk Beschrijving weefsel op celniveau Cellen reageren op micro-omgeving Beperkingen Rekenintensief Beschreven celaggregaat beperkt in grootte Te grote tijdstap voor diffusie Cellen = bolvormig 21
22
22 ProlifererendProlifererend NecrotischNecrotisch
23
23 ProlifererendProlifererendNecrotischNecrotischApoptotischApoptotisch
24
24 ProlifererendProlifererendNecrotischNecrotischApoptotischApoptotisch
25
Theoretisch model opgesteld en geïmplementeerd in C++ Veel aspecten van celgedrag opgenomen in het model Simulaties tonen dat het model conceptueel werkt Na validatie mogelijk predictieve waarde 25
Verwante presentaties
© 2024 SlidePlayer.nl Inc.
All rights reserved.