Abstrakt

Biotechnologie 2013: Mathematische Modelle zur Untersuchung der Stammzellendynamik neurologischer Erkrankungen und einiger rechnerischer Krebsmodelle auf der Grundlage der Nanobiotechnologie – Katya Marinova – Bulgarische Akademie der Wissenschaften

 Katja Marinowa

 Zusammenfassung: Die Zelltherapie als praktikable Behandlungsmethode wurde zur Behandlung neurologischer Erkrankungen und von Krebs entwickelt. In Studien wurden zahlreiche neurologische Erkrankungen, die durch den Verlust von Nervengewebe gekennzeichnet sind, entwickelt. Die Entwicklung der Zellimplantattherapie als wirksame Option zum Ersetzen, Reparieren und Rekonstruieren von geschädigtem Gehirngewebe erwies sich als äußerst erfolgreich. Vor fast einem Jahrhundert wurden bei frühen Raumsonden lebende Zellen „mithilfe von Glasmikronadeln untersucht, die langsam in verschiedene Zelltypen eingeführt wurden, um die Dichte zu messen“. Eine Nanoaktivität, bei der eine mit einer Nanonadel ausgestattete AFM-Spitze (Atommikroskopie) in den Kern lebender Zellen eingeführt wurde. Es gibt zahlreiche frühe klinische Studien für abgeleitete Gewebequellen von Tieren und Menschen, die für die Transplantation von Nervenzellen bei seltenen Erkrankungen zugelassen wurden. Der Zweck der vorgestellten Arbeit kann wie folgt beschrieben werden: Bereitstellung einiger numerischer Modelle zur Untersuchung der Stammzellendynamik und der Krankheitsbehandlung. Zahlreiche Modelle hämatologischer Erkrankungen wurden von verschiedenen Wissenschaftlern ins Auge gefasst. Außerdem wurden wichtige und moderne Instrumente für diese Untersuchungen entwickelt, die Nanotechnologie und Biotechnologie. Basierend auf Nanotechnologie und Goldnanopartikeln wurden neue Techniken und Instrumente zur Behandlung von Krebserkrankungen entwickelt. Andere seltene hämatologische Erkrankungen (z. B. chronische Neuropenie, intermittierende chronische myeloische Leukämie) umfassen lange Zeiträume (Wochen bis Monate). In der Arbeit wurden auch Grundlagen und klinische Annahmen für mathematische Entscheidungen hämatologischer (Blutkrebs-)Infektionen beschrieben. Die stochastische Analyse von Tumorstammzellen wurde ebenfalls analysiert. Im Anschluss konnten wir ein einfaches klinisches Modell zur Untersuchung der Auswirkungen der Idee finden, siehe oben. Diese Idee kann anhand der Tatsache beschrieben werden, dass viele Tumore aus der Umwandlung normaler Stammzellen in undifferenzierte Krebszellen entstehen, die über die Fähigkeit zur Selbstheilung verfügen, was die Entwicklung von Tumoren im hämatopoetischen System betrifft. Ein Computermodell zur Analyse von erwachsenen Jungtieren anhand klassischer mathematischer und mechanischer Theorien wurde vorgestellt. Vom Autor entwickelte numerische Berechnungen und numerische FORTRAN-Programme wurden ebenfalls bereitgestellt. Mithilfe numerischer Simulationen wurden gezielte Simulationen vorgeschlagen, die die Auswirkungen der Modellparameter auf das mechanische Verhalten von erwachsenen Jungtieren widerspiegeln. Die Korrelation der Ergebnisse der Analysen mit numerischen Ergebnissen zeigt ein gutes Verständnis. Katya Marinova Simeonova,J Biotechnol Biomater 2013 Wichtige Probleme bei der Transplantation undifferenzierter Zellen in das zentrale Nervensystem, die verstanden werden müssen, um eine Wiederherstellung der Funktion zu erreichen, sind ausreichende Trennung, Überleben, Bewegung und Integration der transplantierten Zellen. Darüber hinaus ist die Entwicklung von Teratomen ein großes Hindernis bei der Transplantation von Stammzellen im frühen Stadium (ES) in das menschliche Gehirn. In diesem Abschnitt geben wir ein Diagramm, wie Zellbindungsmoleküle und extrazelluläre Gittermoleküle eingesetzt werden können, um ES-Zellen für Zelltherapieverfahren in Tiermodellen neurologischer Erkrankungen effektiv zu modifizieren, da die beiden Gruppen von Erkennungsmolekülen den Zellen wichtige Unterstützung bieten, an der Kontrolle der Zellentwicklung beteiligt sind und sowohl in vitro als auch in vivo das Zellüberleben beeinflussen. Beispielsweise beschreiben wir anhand unserer eigenen Arbeit, wie Maus-ES-Zellen, die genetisch so verändert wurden, dass sie das neurale Zellbindungsmolekül L1 oder das extrazelluläre Gitterprotein Tenascin-R (TNR) überexprimieren, mehrere Aspekte der durch ES-Zellen vermittelten Heilung in Tiermodellen neurologischer Erkrankungen fördern. Als Oberflächenmolekül auf postmitotischen Neuronen wird L1 im sich entwickelnden und erwachsenen zentralen Nervensystem exprimiert und fördert nachweislich die neuronale Ausdauer, das Neuritenwachstum, die Neurotransmitterproduktion und die Zellmigration. Das extrazelluläre Gittermolekül TNR hingegen wird von den beiden Neuronenuntergruppen und myelinisierenden Oligodendrozyten im postnatalen Gehirn emittiert, ist Bestandteil perineuronaler Netze, die die Zellresistenz und synaptische Volatilität von Neuronen fördern, und kann bei ektopischer Expression in vivo als anziehendes Richtungsmolekül für die Migration endogener infantiler Neuronen wirken. Eigenschaften und Bedeutung unreifer Bakterien im Frühstadium Vor etwa 30 Jahren wurden die ersten ES-Zelllinien aus Mausblastozysten gebildet und seitdem wird die Züchtung menschlicher ES-Zellen praktiziert (Evans und Kaufman, 1981; Martin, 1981; Thomson et al., 1998). Unter idealen Bedingungen können sich ES-Zellen unsicher teilen und sich als pluripotente Keimzellen in Zellen der drei Keimblätter Mesoderm, Endoderm und Ektoderm teilen. Daher werden ES-Zellen häufig verwendet, um Entwicklungsprozesse in vitro zu untersuchen, und sie werden eingesetzt, um Knockout-Keime zu erzeugen, um die Fähigkeit zur Fortpflanzung in vivo zu untersuchen. Darüber hinaus sind ES-Zellen ein nützliches Instrument für die biomedizinische Forschung und die regenerative Medizin, da aus ES-Zellen abgeleitete Zellen (z. B. Kardiomyozyten oder Neuronen) in Toxizitätsmessungen oder Medikamententests verwendet werden können und, was wichtig ist, eine Quelle für die Zelltherapie in Tiermodellen von Krankheiten darstellen, um gefährdete, bereits identifizierte Zellen zu retten oder zu ersetzen. Verfahren zur Dekontamination von aus ES-Zellen abgeleiteten Zellen für die Transplantation in Tiermodelle von neurologischen Erkrankungen Bevor isolierte ES-Zellen für eine klinische Anwendung in Betracht gezogen werden können,eine Reinigung der aus ES-Zellen abgeleiteten Zellen ist erforderlich, um die gewünschten Zellphänotypen zu verbessern und übrig gebliebene undifferenzierte Zellen zu entfernen. Obwohl ES-Zellen in vitro problemlos in eine Vielzahl gewünschter Zelltypen getrennt werden können, erzeugen aktuelle Trennungsprotokolle keine homogene Zellpopulation. Schlussfolgerung Ende In diesem Abschnitt haben wir Modelle präsentiert, die zeigen, dass eine Überexpression von Erkennungsmolekülen in ES-Zellen verschiedene Aspekte der Heilung von undifferenzierten Zellen in Tiermodellen mit schweren und chronischen neurologischen Erkrankungen beeinflussen kann, darunter Zellteilung, Mobilität, Registrierung endogener Nervenzellen, Neuroprotektion und Ersatz gefährdeter, differenzierter Neuronen. Diese Erkenntnisse regen zur weiteren Untersuchung der unterstützenden Elemente von Erkennungsmolekülen für undifferenzierte Organismen basierende therapeutische Ansätze bei menschlichen Erkrankungen an. Darüber hinaus zeigen einige Untersuchungen zur Zellteilung von ES-Zell-determinierten Neuronen, die die Bildung von Teratomen verhindern, bedeutende Fortschritte in Richtung einer Verwendung von ES-Zell-determinierten Zellen bei Patienten mit neurologischen Störungen und unterstützen weitere Verfeinerungen dieser Teilungsstrategien für eine potenzielle normalisierte, ES-Zell-basierte Zelltherapie. katyas@bas.bg