Transcript Document 7779881

‫دانشگاه تهران‬
‫دانشكدهي مهندس ي برق و كامپيوتر‬
‫سميناركارشناس ي ارشد هوش ماشين و رباتيك‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای‬
‫سرطانی‬
‫ارائه دهنده‪ :‬الهام باوفای حقیقی‬
‫استاد راهنما‪ :‬آقای دکتریزدان پناه‬
‫فهرست مطالب‬
‫• سرطان چیست؟‬
‫• لزوم مدلسازی تومور های سرطانی‬
‫• مدل چند مقیاس ی‬
‫‪2‬‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬
‫سرطان چیست؟‬
‫تعریف بیماری‬
‫ژن های موجود درهسته سلول برنامه های تکثير و مرگ‬
‫سلول را کنترل میکنند‪.‬‬
‫بهم خوردن برنامه طبیعی تکثير و یا‬
‫مرگ سلول‬
‫تکثيربی رویه سلولها و ایجاد تومر‬
‫سرطان یک بیماری ژنتیکی است!‬
‫‪3‬‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬
‫سرطان چیست؟‬
‫نحوه رشد بی رویه سلولها‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪4‬‬
‫اختالل درچرخه تکثيرسلول ( ‪) Cell Cycle‬‬
‫اختالل درمرگ سلول؛ ازبين نرفتن سلولها درشرایط کمبود‬
‫اکسيژن‬
‫تغیيردربرنامه مرگ و تکثيرسایرسلولها‬
‫توسعه شبکه مویرگی ( ‪) Angiogenesis‬‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬
‫سرطان چیست؟‬
‫چرخه تکثيرسلولی ( ‪) Cell Cycle‬‬
‫سلول انرژی الزم برای دو تا‬
‫شدن را آماده می کند‬
‫تقسیم به دوسلول‬
‫‪G0‬‬
‫به طور طبیعی‬
‫سلولها غالبا درحال‬
‫استراحت هستند‬
‫‪5‬‬
‫تولید دزوکس ی‬
‫ریبونوکلئیک اسید‬
‫‪G2‬‬
‫‪M‬‬
‫‪Phase‬‬
‫‪S‬‬
‫‪phase‬‬
‫‪G1‬‬
‫سلول تصمیم‬
‫به تکثیر می‬
‫گیرد‬
‫فازپیش ساخت‪ :‬ساخت‬
‫پروتئینهای ریبونوکلئیک‬
‫اسید‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬
‫سرطان چیست؟‬
‫توسعه شبکه مویرگی ( ‪) Angiogenesis‬‬
‫کمبود اکسيژن‬
‫رشد شبکه‬
‫مویرگی به سمت‬
‫تومور‬
‫‪6‬‬
‫بازشدن جداره های‬
‫شبکه مویرگی‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫ترشح شدن‬
‫‪Vascular Endothelial‬‬
‫‪Growth Factor‬‬
‫باوفا الهام‬
‫سرطان چیست؟‬
‫جمع بندی‬
‫• سرطان بیماری ژنتیکی است‪.‬‬
‫• علت ‪ :‬تغیيربرنامه طبیعی مرگ و تکثيرسلول‬
‫‪7‬‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬
‫لزوم مدلسازی تومور های سرطانی‬
‫شکست روشهای درمان سرطان‬
‫عدم شناخت کافی نسبت به عوامل مولد سرطان‬
‫؟‬
‫عدم بکارگيری صحیح روشهای درمانی‬
‫‪8‬‬
‫؟‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬
‫لزوم مدلسازی تومور های سرطانی‬
‫مزیت مدلسازی تومور های سرطانی‬
‫‪ ‬پیش بینی پاسخ درمان‬
‫‪ ‬پیش بینی رشد تومر درشرایط توام با ریسک‬
‫‪ ‬آموزش و مشاوره برای پزشکان جوان‬
‫‪9‬‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫دسته بندی روشها (‪)1‬‬
‫‪ .1‬محیط رشد تومور‬
‫درون بدن موجود زنده‬
‫خارج بدن موجود زنده‬
‫تغیيرات درتنظیم پارامترها‬
‫‪10‬‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫دسته بندی روشها (‪)2‬‬
‫با درنظرگرفتن شبکه‬
‫مویرگی)‪(Vascular‬‬
‫بدون درنظرگرفتن شبکه‬
‫مویرگی )‪(Avascular‬‬
‫توسعه شبکه مویرگی‬
‫محیط رشد‬
‫)‪(Angiogenesis‬‬
‫ناهمگن‬
‫مدلسازی چند‬
‫مقیاس ی‬
‫‪11‬‬
‫تعامالت بين سلولی‬
‫روشهای‬
‫مکانیکی‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫ماکروسکوپیک‬
‫مبتنی بر‬
‫چرخه‬
‫سلولی‬
‫سلولهای‬
‫همگن و‬
‫ناهمگن‬
‫باوفا الهام‬
‫بررس ی روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫محیط رشد تومور ناهمگن است!‬
‫پخش اکسيژن درشبکه مویرگی ناهمگن است!‬
‫اکسيژن یکی ازمواد ضروری جهت رشد تومور می باشد‬
‫رشد تومور درچنين محیط ناهمگنی‬
‫یکنواخت نخواهد بود‬
‫‪12‬‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬
‫بررس ی روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫مدلسازی رشد تومور در محیط ناهمگن‬
‫جهت مدلسازی رشد تومور در محیط ناهمگن به چه چيزی‬
‫احتیاج داریم؟‬
‫• مدلسازی دینامیک محیط‬
‫• مدلسازی سلولهای سرطانی و بافت ميزبان با استفاده ازاتوماتای‬
‫سلولی‬
‫• مدلسازی مواد شیمیایی درون سلولهای مجاور مویرگها و به دور از‬
‫مویرگها‬
‫‪13‬‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬
‫بررس ی روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫مدلسازی دینامیک محیط رشد ناهمگن‬
‫• تغییرات شعاع مویرگی‬
‫‪ ‬با توجه به تغییرات فشار‪ ،‬میزان جریان و غلظت خون‬
‫• تغییرات غلظت خون‬
‫‪ ‬با توجه به میزان اکسیژن موجود در خون و شعاع مویرگ‬
‫• تغییرات حجم اکسیژن در جایی که مویرگها شاخه می شوند‬
‫شبیه سازی‬
‫ساختارشبکه‬
‫مویرگی‬
‫ساختار‬
‫شبکه‬
‫مویرگی‬
‫‪14‬‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬
‫بررس ی روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫مدلسازی سلولها با استفاده ازاتوماتای سلولی(‪)1‬‬
‫شبکه مویرگی ‪ +‬یک مجموعه توده سلولی اولیه‪ ،‬شامل سلولهای‬
‫سرطانی و سلولهای سالم است‬
‫‪15‬‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬
‫بررس ی روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫قوانين حاکم براتوماتای سلولی‬
‫• یک سلول سالم‪/‬سرطانی میتواند درصورتی که یکی از خانه های‬
‫مجاورش خالی بود و اکسيژن کافی دراختیارداشت‪ ،‬تکثيرشود‪.‬‬
‫• درشرایط کمبود اکسيژن‪ ،‬سلول سالم ازبين می رود‪.‬‬
‫• سلول سرطانی مقاومت بیشتری درمقابل کمبود اکسيژن دارد‪.‬‬
‫‪16‬‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬
‫بررس ی روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫مدلسازی مواد شیمیایی درون سلولی‬
‫تغیيرميزان اکسيژن محیط‬
‫تغیيرمواد شیمیایی اثرگذاربرچرخه تکثير‬
‫سلولی‬
‫بازای هرسلول تعادالت شیمیایی منحصربه‬
‫فرد خواهیم داشت‬
‫‪17‬‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬
‫بررس ی روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫مدلسازی چند مقیاس ی‬
‫توزیع اکسيژن‬
‫تطبیق شبکه‬
‫مویرگی‬
‫جریان خون‬
‫رقابت سلولهای‬
‫سرطانی‬
‫پخش مکانی‬
‫اکسيژن‬
‫مرگ برنامه ریزی‬
‫شده سلول‬
‫چرخه سلولی‬
‫‪18‬‬
‫ترشح ‪VEGF‬‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬
‫بررس ی روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫مدلسازی چند مقیاس ی‬
‫• مدلسازی چند مقیاس ی‪:‬‬
‫– تطبیق و توسعه شبکه مویرگی‬
‫– اتوماتای سلولی‬
‫– مدلسازی مواد شیمیایی درون سلولها‬
‫‪19‬‬
‫روشهای مدلسازی تومورهای سرطانی‬
‫باوفا الهام‬