3D модел за по-добра диагностика на мастния черен дроб - Oiger
Новини от бизнеса и научните изследвания
Проф. Марино Зериал е един от директорите на Института за молекулярна клетъчна биология и генетика Макс Планк в Дрезден. Специализирал е в чернодробните структури и организацията на тъканите. Снимка: Катрин Боес за MPI-CBG
Изследователи от Дрезден искат да използват компютърни модели, за да помогнат на лекарите да разпознаят болестта своевременно.
Дрезден, 4 декември 2019 г. Лекарите и компютърните учени от Дрезден съвместно са разработили триизмерни компютърни модели на мастен черен дроб. Този модел показва на лекарите различни етапи на чернодробни промени и им помага да диагностицират заболяването. Това вече е съобщено от участващите изследователски институции: Институтът за молекулярна клетъчна биология и генетика Макс Планк в Дрезден (MPI-CBG), Университетската болница в Дрезден (UKD) и Центърът за информационни услуги и високопроизводителни изчисления (ZIH) на TU Дрезден.
Мастният черен дроб може да се развие и без алкохол
Учените се фокусираха специално върху „неалкохолната мастна чернодробна болест“ (NAFLD). Мазнините се натрупват в черния дроб, когато инсулиновият баланс в тялото вече не работи правилно. Всеки четвърти човек рано или късно получава такъв проблем. В много случаи клиничната картина е сравнително безвредна. Но NAFLD може да доведе и до чернодробна цироза, рак на черния дроб или чернодробна недостатъчност. Тогава само трансплантацията може да помогне.
Това може да не прилича на черен дроб на непрофесионалист, но предоставя на опитен лекар важна информация за това дали органът на пациента се е променил патологично: 3D модел на черния дроб. Мастните капчици са маркирани в червено, а мрежата от жлъчни пътища е зелена. Фиг.: Hernán Morales-Navarrete, Segovia-Miranda и други/MPICBG
3D симулациите с висока резолюция поддържат диагностика
За да открият такива промени на ранен етап, лекарите преди това са взели тъканни проби от „подозрителния“ черен дроб и са се опитали да ги анализират с двуизмерни изображения с много ниска резолюция. Колко надеждна е диагнозата, зависи до голяма степен от субективния опит на съответния лекар. „Преди всичко такива изображения не предоставят никаква 3D информация за структурата и функцията на тъканите“, подчертаха изследователите на CBG.
Задръстването на мрежата на Гален в болния черен дроб е по-лесно да се види в 3D
Затова партньорите разработиха 3D модели на мастния черен дроб с висока разделителна способност, които не само показват геометрията на органа, но и функционални промени. И тук отправната точка са пробите от тъкани, но те се изследват и анализират по различен начин. Моделът отчита например мрежата от кръв и жлъчка, преминаващи през черния дроб. „Установихме, че структурата на 3D жлъчната мрежа в болната тъкан е напълно различна“, каза Лутц Брус от отдела „Иновативни изчислителни методи“ в ZIH. „Такива структурни промени също имат решаващи функционални ефекти. Чрез персонализирана симулация на жлъчния поток открихме, че жлъчният поток е нарушен в някои малки участъци от тъканта, което е известно още като микрохолестаза. "
Изследователите очакват нови терапевтични подходи
Подобна „медицина с висока разделителна способност“ проправя пътя за диагностика на заболявания като NAFLD в ранните етапи, „много преди да се появят симптоми“, подчерта директорът на CBG Марино Зериал, който също е член на Центъра за системна биология Дрезден (CSBD). „Също така ни помага да идентифицираме механизмите, свързани с молекулярните заболявания“. Това от своя страна помага да се намерят по-добри начини за лечение.
Триизмерният анализ на чернодробната тъкан сега позволява „напълно нови прозрения в механизмите на заболяването“, добави професорът от университетската клиника Йохен Хампе. „Ние разбираме много по-добре как например са свързани потока на жлъчката и развитието на болестта. Това води и до нови подходи за терапии. "
Научна публикация:
Фабиан Сеговия-Миранда, Ернан Моралес-Наварете, Майкъл Кюкен, Винсент Мозер, Сара
Зайферт, Урска Репник, Фабиан Рост, Марио Брош, Александър Хендрикс, Себастиан Хинц,
Кристоф Рьокен, Дитер Лютьохан, Янис Калайджидис, Клеменс Шафмайер, Лутц Брус,
Jochen Hampeand Marino Zerial: „3D пространствено решени геометрични и функционални модели на
човешката чернодробна тъкан разкрива нови аспекти на прогресията на NAFLD. " Природна медицина, 2 декември
2019. Справка: Doi: 10.1038/s41591-019-0660-7