22:00 
Исследователи разгадали давнюю загадку о том, почему физические силы замедляют рост рака, и ответ может изменить методы лечения этого заболевания.
Мультидисциплинарная группа из Университета Голуэя, C?RAM, Ирландского исследовательского центра медицинского оборудования Taighde ?ireann и KU Leuven в Бельгии создала инновационную вычислительную модель с ускорением искусственного интеллекта для проверки теории.
Результаты исследования позволяют предположить, что что обучение использованию давления физической силы на опухоль может открыть совершенно новую роль методов лечения, известных как механотерапия, в борьбе с раком.
Исследование было опубликовано в Proceedings of the National Academy of Sciences по адресу https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2523159123
Доктор Айриш Сентилкумар, Постдокторант и руководитель исследования сказал: "Известно, что раковые клетки обходят многие из нормальных механизмов контроля роста организма, но опухоли по-прежнему реагируют на механическое давление. До сих пор мы не понимали, почему это происходит, поэтому нашей целью было изучить основную механику на клеточном уровне".
Д-р Эойн МакЭвой, старший научный сотрудник C?RAM и доцент кафедры биомедицинской инженерии в Университете Голуэя, сказал: "Поскольку мы лучше понимаем, как сжатие и уплотнение клеток влияют на такие вещи, как проникновение и эффективность лекарств, эта работа имеет важные последствия для улучшения реакции на лекарства и разработки новых схем лечения механотерапией".
Исследование показало, как на протяжении десятилетий ученые замечали, что опухолевые клетки, похоже, реагируют на одну вещь, которую химические вещества не могут легко преодолеть, - физическое давление - оказывают достаточное физическое давление на опухоль, и ее рост замедляется. Но причина так и не была до конца понята.
Главное заключается в том, как вообще растут клетки. Прежде чем клетка сможет делиться, она должна стать больше. Он делает это путем производства сложных биологических молекул (белков, липидов и других строительных блоков), которые втягивают воду в клетку посредством осмоса, надувая ее, как крошечный воздушный шар. Как только ячейка достигает критического размера, она может разделиться на две части. В нормальных условиях этот процесс набухания протекает гладко. Но когда опухоль физически ограничивается давлением окружающей ткани, что-то нарушает этот процесс. Внешняя механическая нагрузка создает высокое гидростатическое давление, которое изнутри борется с осмотическим набуханием. Результат? Клетки больше не могут достигать размера, необходимого для запуска деления. Застой роста. Другими словами, физическая архитектура опухоли — это не просто пассивный фон, это активный участник заболевания.
Доктор МакЭвой добавил: «Последствия выходят далеко за рамки объяснения интересного биологического процесса. Многие лекарства от рака действуют, воздействуя на деление клеток. Если механическая среда опухоли уже подавляет рост, понимание этого взаимодействия может помочь понять, почему одни лекарства действуют лучше в определенных типах или местах опухоли, а другие терпят неудачу».
Вычислительная модель с ускорением искусственного интеллекта Разработанная исследовательской группой, она проводит сложные расчеты, моделируя, как тысячи отдельных клеток коллективно растут и реорганизуются под действием механического стресса или давления, связанного с отсутствием места для роста. Без модели искусственного интеллекта моделирование было бы невероятно медленным.
Исследователи подтвердили предсказания модели по сравнению с реальными лабораторными экспериментами с использованием сфероидов рака молочной железы — небольших шарообразных скоплений раковых клеток, выращенных в 3D-культурах, которые точно имитируют поведение опухолей внутри тела.
Результаты показали, что прогнозы совпадают с экспериментальными результатами, что дает ученым уверенность в том, что они определили подлинный механизм, лежащий в основе того, как давление замедляет рост рака.
