研究人员使用细胞“剖析”来检测异常,包括癌症

他们正在创建数学方程描述单个细胞的形状和运动进行实验室分析。

尽管这项研究还处于早期阶段,它代表了一种全新的方式识别细胞的异常,包括癌症。这一天可能是有用的在评估阶段,未来的疾病——例如,通过检测肿瘤细胞是否激进,可能会蔓延到全身,或转移。

在一篇发表在《简报》的数学生物学,研究人员描述了一个数学模型,分析了图像序列的单身,活细胞来确定异常表现在它们的形状和行为。大脑肿瘤细胞的细胞类型分析的研究。

Huseyin Coskun,俄亥俄州立大学的助理教授数学和领袖项目,描述他们的新方法的第一步发展细胞异常诊断的数学工具,给潜在的预测。

因为这项技术将允许医生将癌细胞的行为在不同的物理或化学条件下,它也可以用来测试不同治疗策略为每个单独的病人,如确定最有效剂量的化疗药物或辐射,甚至测试全新的治疗方法。

此外,Coskun也病理学家认为他的技术工具,通常看的照片细胞识别癌症做了活检,法官如何先进的癌症的可能。

“一个病理学家可以诊断癌症,但据预测未来,他们没有许多手头的工具——尤其是如果癌症处于初期阶段,但“Coskun说。“这就是为什么我认为这个研究最重要的应用之一是分析癌细胞。鉴于细胞的运动和形态变化,我们希望能够确定细胞内发生了什么。如果它看起来像一个癌细胞,特别积极的一个,我们想量化的可能性有多大,癌细胞会侵入身体。”

在一个非常基本的意义上,诊断“生病”细胞如肿瘤细胞出现,运动,和行为类似于诊断一个生病的人,他说。“当我们生病时,我们的行为变化。我们可以呆在床上,睡了很多,也许我们是咳嗽或打喷嚏。这些都是基本的症状,医生会考虑来确定如果我们生病。异常往往表现在所有生物体行为变化。因此,仔细分析和分析单个细胞的行为模式可能提供有价值的信息。”

细胞对所有生命运动是重要的,他继续说。白细胞移动时攻击微生物侵入人体。伤口愈合当新生细胞关闭它。但使他们从一些关于癌细胞肿瘤起源于进入血液,他们迁移到不同器官和增长失控。

活细胞经常改变形状,扩张,或合同,Coskun相信他和他的同事们可以创建独特的“个性档案”癌细胞。

哈桑Coskun Coskun和他的同事,在德克萨斯A&M University-Commerce助理教授数学,物理学的一个分支叫做连续介质力学推导方程描述细胞的外观和行为。他们比较他们的模型结果发现从过去的癌症研究,这表明癌细胞比正常细胞变形。

研究人员发现,他们的模型结果同意这些实验结果。

从活细胞图像序列使用获得的数据作为输入的数学模型并不容易。为此,哈坎·Ferhatosmanoglu Coskun与副教授,那么,学生,艾哈迈德抽出,俄亥俄州立大学的计算机科学与工程。他们创造了开源软件叫做CellTrack细胞运动从电影中提取数据。

给定一个电影的活细胞在显微镜下,CellTrack跟踪单个细胞,提取数据,可以使用数学模型,并提供其他有用的关于运动的统计信息。

Huseyin Coskun承认当前的限制他的方法。研究人员能够证明它们的数学模型可以应用于分析单个细胞运动和获得有用的信息。他们也可以假设一个生物的解释非常复杂的细胞运动机制基于数学模型的结果。但是他和他的合作伙伴需要更多的高清电影的健康细胞和癌细胞建立初始工作。这就是为什么Coskun正在建立合作与俄亥俄州立大学的医学研究人员和其他大学。

Coskun相信数学技术,如他越来越普遍在生物医学科学,因为他们允许研究人员进行研究,将太困难,耗时和昂贵的在现实生活中。他希望他的技术可以用来回答新兴在细胞生物学的问题。