世界上第一个癌症细胞数字模型的开发
该计算机模型是在格拉茨大学研究人员的领导下开发的，它以人类肺腺癌为例，模拟癌细胞膜电位的周期性变化，为癌症研究开辟了全新的途径。
多年来，计算机模型一直是基础生物医学研究的标准工具。ob欧宝直播nba然而，在1952年霍奇金和赫胥利首次发表神经细胞离子电流模型约70年后，格拉茨科技大学(格拉茨TU)的研究人员与格拉茨医科大学和纽约纪念斯隆-凯特琳癌症中心合作，最终成功开发出世界上第一个离子电流模型癌症细胞模型，由此推出“现代必备工具”癌症研究和药物开发，”克里斯蒂安·鲍姆加特纳高兴地说。格拉茨工业大学欧洲医疗设备测试中心的卫生保健工程研究所的负责人是该杂志上发表的数字模型的高级作者PLoS计算生物学．
可兴奋细胞和不可兴奋细胞
到目前为止，数字细胞模型主要集中在可兴奋细胞上细胞例如神经或心肌细胞，使电生理过程的模拟不仅在细胞水平，而且在组织和器官水平。这些模型已经被用于支持日常临床实践中的诊断和治疗。鲍姆加特纳领导的国际研究团队首次聚焦于非兴奋性癌细胞的特定电生理特性。
在易兴奋细胞中，电刺激触发所谓的动作电位。这导致电势的短期变化，持续数毫秒细胞膜在细胞间传递“电子”信息。通过这种机制，神经网络进行通信或心肌被激活，从而收缩。从实验研究可知，“不可兴奋”细胞也表现出细胞膜电位的特征性波动。然而，与易兴奋的细胞相比，潜在的变化发生得非常缓慢，并且贯穿整个细胞周期，即几个小时或几天，并作为单个细胞周期阶段之间过渡的信号，”Christian Baumgartner解释道。克里斯蒂安·鲍姆加特纳(Christian Baumgartner)与研究所副所长特蕾莎·Rienmüller和博士生索尼娅·朗塔勒(Sonja Langthaler)一起，率先提出了开发这些机制的模拟模型的想法。
肺肿瘤例子
细胞膜电压的病理变化，特别是在细胞周期中，是癌症发展和进展的基础。Sonja Langthaler继续详述道:“离子通道连接细胞内外。它们能促进钾、钙或钠等离子的交换，从而调节膜电位。离子通道组成的改变以及其功能行为的改变，可导致细胞分裂的中断，甚至可能影响细胞分化，从而将健康细胞转变为患病(致癌)细胞。”
对于他们的数字癌细胞模型，研究小组选择了人类肺腺癌细胞系A549为例。的计算机模型模拟细胞膜电位在细胞周期阶段转换期间的节律性振荡，并能够预测由药物诱导的离子通道的开关和关闭所引起的膜电位的变化。鲍姆加特纳补充说:“因此，我们得到了靶向干预对癌细胞影响的信息。”
在癌细胞生长过程中“冷冻”癌细胞或诱导它们自杀
某些离子通道的活性也能促进病变细胞的分裂，从而加速肿瘤的生长。如果离子通道就像有前途的新药剂和药物一样，如果能以有针对性的方式操纵细胞膜电压，可以说，整个电生理系统就会脱离正常轨道。“这可以用来在细胞周期的某个阶段阻止癌细胞，但也可以诱导细胞过早死亡(凋亡)。可以在癌细胞生长时“冷冻”癌细胞，或者诱导癌细胞自杀。
而正是这种机制可以在模型的帮助下进行模拟。”鲍姆加特纳和他的团队认为，第一个数字癌细胞模型是更全面研究的开始。为了增加细节的层次模型，已经制定了进一步的实验和测量验证计划，并提交给奥地利科学基金FWF申请资助。
