В ПНИПУ смоделировали поведение клеток для регенеративной медицины
Эпителий — это ткань, которая покрывает поверхность органов и тела. Она играет важную роль в организме, потому что защищает от повреждений, участвует в регуляции и обмене веществ. Изучение формирования и развития тканей через наблюдение и эксперимент — очень сложный и трудоемкий процесс. Математическое моделирование позволяет анализировать большие объемы данных и выявлять закономерности, которые могут быть незаметны при использовании традиционных методов. Ученые Пермского Политеха разработали модель эпителиальных тканей, которая поможет предсказывать поведение клеток при различных условиях и воздействиях со стороны среды или соседних клеток. Это необходимо в разработке стратегий лечения заболеваний или создании новых методов регенеративной медицины.
Исследование опубликовано в «Российском журнале биомеханики» и выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда. Эпителий играет важную роль в организме человека. Вот несколько примеров, где эти ткани встречаются. Они образуют наружное покрытие организма (кожу), обеспечивают защиту от внешних воздействий, регулируют потерю влаги и участвуют в терморегуляции. Слизистые оболочки покрывают внутренние поверхности органов пищеварения, дыхательных и мочевыводящих путей, репродуктивной системы, защищают их от механических повреждений и инфекций.
Эпителиальные ткани формируют структуру железистых органов, в том числе печени, поджелудочной железы и сальных желез, играя ключевую роль в процессах секреции различных веществ. Они образуют внутреннее покрытие сосудов, обеспечивают гладкую поверхность для свободного течения крови и участвуют в регуляции проницаемости сосудистой стенки. Также покрывают поверхность внутренних полостей органов, например, мозга и сердца, обеспечивают защиту и условия для нормального функционирования этих органов.
Изучение морфогенеза (процесс развития) эпителиальных тканей позволяет понять, как происходит их формирование и регенерация. Во время этого процесса клетки проходят через различные изменения и превращения, чтобы образовать правильную структуру и функцию ткани. Морфогенез включает в себя деление клеток, их перемещение и специализацию для выполнения определенных задач в организме. Все это важно для понимания различных биологических процессов, таких как рост тканей, заживление ран и развитие заболеваний.
Ученые ПНИПУ разработали математическую модель морфогенеза эпителиальных тканей. Она позволяет описывать функциональную единицу – клетку, отслеживать её динамику в пространстве, а также подробно воспроизводить клеточные процессы, например, их деление, интеркаляцию (клеточная перестройка при возникновении локальных избыточных напряжений) и обмен химическими сигналами. Всё это, в свою очередь, открывает возможность моделировать развитие тканей, миграцию клеток, заживление ран и развитие злокачественных образований.
«Мы представляем многоуровневую математическую модель развития эпителиальной ткани. Особое внимание уделяем структурной единице многоклеточной ткани – клетке как элементу большой сложной системы. Наша модель отличается введенным потенциалом, который определяет взаимодействие всей системы, уникальным алгоритмом деления клеток, способностью учитывать взаимообратную связь между химическими и механическими сигналами и наличием интеркаляции – реального процесса живой материи», – поделился кандидат физико-математических наук, научный сотрудник кафедры прикладной физики ПНИПУ Иван Красняков.
Исследование ученых Пермского Политеха носит фундаментальный характер. Разработанная модель позволит предсказывать поведение тканей при различных условиях и воздействиях, способствует разработке стратегий лечения заболеваний и созданию новых методов регенеративной медицины. Также она может быть применена для оптимизации процессов тканевой инженерии, например, при создании искусственных органов. Понимание механизмов развития опухолей и других патологий приведет к разработке более эффективных методов диагностики и лечения рака и других заболеваний. Конечными пользователями могут стать исследователи в области биомедицины и фармацевтики, а также клинические специалисты, работающие в области медицинской диагностики и лечения.
Telegram 
Дзен 
VK Одной из главных анатомических особенностей эволюции рода Homo считается резкое увеличение объема черепной коробки за последние примерно два миллиона лет. За это время она в среднем увеличилась в три раза. Однако авторы нового исследования поставили под сомнение традиционную гипотезу, согласно которой этот процесс был результатом естественного отбора. По их мнению, он мог оказаться случайностью.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
Британские палеонтологи установили, что самый первый окаменелый фрагмент динозавра, когда-либо найденный в Антарктиде, принадлежал титанозавру. Эта группа длинношеих ящеров-завроподов включает в себя самых огромных сухопутных существ, когда-либо ходивших по земле.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Сканирующая туннельная микроскопия достигла квантово-механического предела пространства-времени. Физики провели эксперимент и смоделировали перемещение одиночного электрона с атомарной точностью и скоростью в доли фемтосекунды. Результат показал границы применимости квантовых законов и объяснил механику сверхбыстрых процессов.
В 2025 году детекторы гравитационных волн уловили потенциальное слияние черных дыр крайне малой массы. Ученые из Университета Майами считают, что участники того события могут открыть новое направление в исследовании темной материи.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно