НАУКА и ОБРАЗОВАНИЕ

УДК 51.76

Россия, МГТУ им. Н.Э. Баумана

mrnvinogradova@rambler.ru

В связи с интенсивным развитием клеточной трансплантологии появилась необходимость разработки математических моделей, позволяющих исследовать процессы образования популяции клеток с хромосомными аномалиями из популяции нормальных клеток, а также совместного развития этих популяций при культивировании in vitro стволовых клеток человека. В данной работе предложена непрерывная динамическая модель развития изолированной популяционной системы, состоящей из популяции нормальных клеток и популяции клеток с хромосомными аномалиями. Существенной особенностью разработанной модели является использование при ее построении биологических характеристик процессов, протекающих в клеточной популяционной системе.  В качестве исходных параметров модели выступают доли клеток, разделившихся за заданное время, "погибших", а также перешедших в популяцию аномальных клеток из популяции нормальных. Такой подход позволяет более детально анализировать влияние различных "первичных" параметров на динамику развития популяционной системы. Проведен параметрический анализ модели, а также описаны основные сценарии ее развития. Предложенная модель позволяет качественно правильно моделировать известные из экспериментальной практики сценарии развития популяционной системы.

Список литературы

1. Осипова Е.Ю., Шаманская Т.В., Румянцев С.А. Технологии культивирования мезенхимальных стволовых клеток ex vivo для клинического использования // Онкогематология.  2009. № 3. C. 69 -76.

2. Placzek M.R., Chung I-M., Macedo Y.V., Ismail S.,  Blanco T.V., Lim M., Cha J.M., Fauzi L., Kang Y., Yeo D.C.L., Ma C.Y.J., Polak J.M., Panoskaltsis N., Mantalaris A. Stem cell bioprocessing: fundamentals and principles // Journal of the Royal Society Interface. 2009. Vol. 6, no. 32. P. 209-232. DOI: 10.1098/rsif.2008.0442

3. Бочков Н.П., Никитина В.А., Рослова Т.А., Чаушев И.Н., Якушина И.И. Клеточная терапия наследственных болезней // Вестник РАМН. 2008, № 10. С. 20-28.

4. Анеуплоидия в стволовых клетках, выделенных из жировых тканей человека / Н.П. Бочков, В.А. Никитина, О.А. Буяновская, Е.С. Воронина, Д.В. Гольдштейн, Н.П. Кулешов, А.А. Ржанинова, И.Н. Чаушев // Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2008. Т. 146, № 9. C. 320-323.

5. Бочков Н.П., Никитина В.А.,  Воронина Е.С., Кулешов Н.П. Методическое пособие по тестированию клеточных трансплантатов на генетическую безопасность // Клеточные технологии в биологии и медицине. 2009. № 4. C. 183-189.

6. Бочков Н.П., Виноградова М.С., Волков И.К., Кулешов Н.П. Математическая модель суммарных численностей взаимодействующих клеточных популяций // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественные науки. 2011. № 1. С. 18-24.

7. Бочков Н.П., Виноградова М.С., Волков И.К. Оценка вероятности реализации вариантов развития взаимодействующих клеточных популяций // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Естественныенауки. 2011. № 3. С. 31-43.

8. Torres E.M., Williams B.R., Amon A. Aneuploidy: Cells Losing Their Balance // Genetics. 2008. Vol. 179, no. 2. P. 737-746. DOI: 10.1534/genetics.108.090878

9. Ченцов Ю.С. Введение в клеточную биологию. М.: ИКЦ "Академкнига", 2004. 495 с.

10. Романовский Ю.М., Степанова Н.В., Чернавский Д.С. Математическая биофизика. М.: Наука,  1984. 304 с.

11. Kresnowati M.T., Forde G.M., Chen X.D. Model-based analysis and optimization of bioreactor for hematopoietic stem cell cultivation // Bioprocess and Biosystems Engineering. 2011. Vol. 34, no. 1. P. 81-93. DOI: 10.1007/s00449-010-0449-z

12. Ou Y.C., Conolly R.B.,Thomas R.S., Xu Y., Andersen M.E., Chubb L.S., Pitot H.C., Yang R.S.H. A Clonal growth model: time-course simulations of liver foci growth following penta- or hexachlorobenzene treatment in a medium-term bioassay // Cancer Research.  2001. Vol. 61, no. 5. P. 1879-1889.

13. Pin C., Watson A.J., Carding S.R. Modelling the spatio-temporal cell dynamics reveals novel insights on cell differentiation and proliferation in the small intestinal crypt // PLoS One. Electr. journ. 2012. Vol. 7, no. 5. DOI: 10.1371/journal.pone.0037115

14. Winkler D.A., Burden F.R. Robust, quantitative tools for modelling ex-vivo expansion of haematopoietic stem cells and progenitors // Molecular BioSystems. 2012. Vol. 8, no. 3. P. 913-920. DOI: 10.1039/c2mb05439f

15. Бочков Н.П., Виноградова М.С., Волков И.К., Воронина Е.С., Кулешов Н.П. Статистический анализ клонообразования в культурах стволовых клеток человека // Клеточные технологии в биологии и медицине. 2011. № 2. C. 63-66.

16. Осипова Е.Ю., Никитина В.А., Астрелина Т.А., Устюгов А.Ю., Дмитриева Е.В., Пурбуева Б.Б., Скоробогатова Е.В., Шаманская Т.В., Дышлевая З.М., Яковлева М.В., Майорова О.А., Катосова Л.Д., Румянцев С.А., Бочков Н.П. Динамика скорости роста, иммунофенотипа и генетическая стабильность мезенхимальных стволовых клеток костного мозга человека на ранних и поздних пассажах при культивировании ex vivo // Онкогематология. 2009. № 1. C. 44-50.