Инженеры помогают биологам: новый подход ускорит поиск биомаркеров заболеваний
Использование математических моделей из теории управления и наблюдаемости может изменить подход к поиску биомаркеров заболеваний. К такому выводу пришли ученые из Мичиганского университета, чья работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, сообщает Phys.org.
Исследователи предложили применять в биологии фундаментальные принципы инженерии, разработанные еще в 1960-х годах, чтобы анализировать сложные системы организма. По словам профессора Индики Раджапаксе, теория управления описывает, как систему можно направить к желаемому состоянию, изменяя входные параметры - аналогично тому, как клетка меняет функции под действием внешних факторов.
Вторая концепция - наблюдаемость - помогает определить, сколько показателей нужно отслеживать, чтобы полностью понимать состояние биологической системы. Это позволяет ученым выявлять минимальное количество биомаркеров, которые дают полное представление о процессах в клетке.
"Наша цель - найти минимальный набор переменных, наблюдая за которыми можно сделать выводы о всей системе, - объясняет Раджапаксе. - Это позволит сосредоточиться только на тех данных, которые дают наибольшую информативность, снижая стоимость и сложность исследований".
В ходе экспериментов команда применила новый метод Dynamic Data Selection (DDS) к анализу временных транскриптомных данных, связанных с клеточным циклом, действием пестицидов и перепрограммированием клеток. Ученые доказали, что даже сокращенный набор показателей способен точно отражать поведение системы.
Авторы уверены, что инженерный подход к биологии откроет новые возможности для ранней диагностики, оптимизации биомедицинских экспериментов и разработки более эффективных методов лечения. "Если мы можем отследить ключевой биомаркер и увидеть его нетипичное изменение, это может сигнализировать о начале болезни. В будущем это позволит вмешиваться на самых ранних этапах и предотвращать развитие заболеваний", - отметил Раджапаксе.
Комментариев нет:
Отправить комментарий