3D model pre lepšiu diagnostiku tukových pečene - Oiger
Správy z podnikania a výskumu
Prof. Marino Zerial je jedným z riaditeľov Inštitútu Maxa Plancka pre molekulárnu bunkovú biológiu a genetiku v Drážďanoch. Špecializuje sa na pečeňové štruktúry a organizáciu tkanív. Foto: Katrin Boes pre MPI-CBG
Vedci z Drážďan chcú použiť počítačové modely, aby pomohli lekárom včas rozpoznať túto chorobu.
Drážďany, 4. decembra 2019. Lekári a počítačoví vedci z Drážďan vyvinuli spoločne trojrozmerné počítačové modely tukovej pečene. Tento model ukazuje lekárom rôzne fázy zmien pečene a pomáha im diagnostikovať ochorenie. Toto teraz oznámili zúčastnené výskumné inštitúcie: Max Planck Institute for Molecular Cell Biology and Genetics in Dresden (MPI-CBG), Dresden University Hospital (UKD) a Center for Information Services and High-Performance Computing (ZIH) TU Dresden.
Mastná pečeň sa môže vyvinúť aj bez alkoholu
Vedci sa predovšetkým sústredili na „nealkoholické tukové ochorenie pečene“ (NAFLD). Tuk sa hromadí v pečeni, keď inzulínová rovnováha v tele nefunguje správne. Každý štvrtý človek skôr alebo neskôr dostane taký problém. V mnohých prípadoch je klinický obraz porovnateľne neškodný. NAFLD však môže tiež viesť k cirhóze pečene, rakovine pečene alebo zlyhaniu pečene. Potom môže pomôcť iba transplantácia.
Pre laika to nemusí vyzerať ako pečeň, ale poskytuje to znalému lekárovi dôležité informácie o tom, či sa orgán pacienta zmenil patologicky: 3D model pečene. Tukové kvapôčky sú označené červenou farbou a sieť žlčových ciest zelenou farbou. Obr: Hernán Morales-Navarrete, Segovia-Miranda a ďalší/MPICBG
3D simulácie s vysokým rozlíšením podporujú diagnostiku
Za účelom odhalenia týchto zmien v ranom štádiu lekári predtým odobrali vzorky tkaniva z „podozrivej“ pečene a pokúsili sa ich analyzovať pomocou dvojrozmerných obrázkov s veľmi nízkym rozlíšením. To, ako spoľahlivá je diagnóza, závisí vo veľkej miere od subjektívnych skúseností príslušného lekára. „Takéto obrázky predovšetkým neposkytujú žiadne 3D informácie o štruktúre a funkcii tkanív,“ zdôraznili vedci z CBG.
Preťaženie Gallenovej siete v chorej pečeni je ľahšie viditeľné v 3D
Preto partneri vyvinuli 3D modely tukovej pečene s vysokým rozlíšením, ktoré ukazujú nielen geometriu orgánu, ale aj funkčné zmeny. Aj tu sú východiskovým bodom vzorky tkaniva, ale tieto sa skrínujú a počítačovo analyzujú odlišne. Model zohľadňuje napríklad sieť krvi a žlče, ktorá preteká pečeňou. „Zistili sme, že štruktúra 3D biliárnej siete v chorom tkanive je úplne iná,“ uviedol Lutz Brusch z oddelenia „Inovatívne výpočtové metódy“ na ZIH. „Takéto štrukturálne zmeny majú tiež rozhodujúce funkčné účinky. Prostredníctvom personalizovanej simulácie toku žlče sme zistili, že tok žlče je narušený v niektorých malých častiach tkaniva, čo je známe aj ako mikro-cholestáza. “
Vedci očakávajú nové terapeutické prístupy
Takýto „liek s vysokým rozlíšením“ pripravuje cestu pre diagnostiku chorôb, ako je NAFLD, v počiatočných štádiách, „dávno pred objavením sa príznakov“, zdôraznil riaditeľ CBG Marino Zerial, ktorý tiež patrí do Centra pre systémovú biológiu Drážďany (CSBD). „Pomáha nám tiež identifikovať mechanizmy spojené s molekulárnymi chorobami“. To zase pomáha nájsť lepšie spôsoby liečby.
Trojrozmerná analýza pečeňového tkaniva teraz umožňuje „úplne nové poznatky o mechanizmoch ochorenia“, “dodal profesor na univerzitnej klinike Jochen Hampe. „Oveľa lepšie chápeme, ako súvisí napríklad tok žlče a progresia ochorenia. Existujú aj nové prístupy k terapiám. ““
Vedecká publikácia:
Fabián Segovia-Miranda, Hernán Morales-Navarrete, Michael Kücken, Vincent Moser, Sarah
Seifert, Urska Repnik, Fabian Rost, Mario Brosch, Alexander Hendricks, Sebastian Hinz,
Christoph Röcken, Dieter Lütjohann, Yannis Kalaidzidis, Clemens Schafmayer, Lutz Brusch,
Jochen Hampeand Marino Zerial: „3D priestorovo rozlíšené geometrické a funkčné modely modelu
ľudské pečeňové tkanivo odhaľuje nové aspekty progresie NAFLD. “ Prírodná medicína, 2. decembra
2019. Referencia: Doi: 10.1038/s41591-019-0660-7