用数学杀死癌细胞
这是在数学课上集中注意力的一个好理由。自然通讯渥太华研究人员今天发表了一篇论文，概述了先进的数学建模如何用于对抗癌症。这项技术预测了不同的治疗方法和基因改造可能如何使抗癌溶瘤病毒克服癌细胞用来抵御病毒感染的自然防御。
“溶瘤病毒的特殊之处在于它们具有特异性癌症细胞渥太华医院研究所的资深科学家、渥太华大学医学院教授贝尔博士解释道。“不幸的是，癌症是一种非常复杂和多样化的疾病，一些病毒在某些情况下工作得很好，而在另一些情况下则不行。因此，人们一直在努力修改病毒以使其安全，这样它们就不会针对健康组织，但却能更有效地消除癌细胞。”
Bell博士和共同作者Mads Kaern博士是渥太华大学医学院的助理教授，也是渥太华大学医学研究所的加拿大研究主席系统生物学曾带领过一个团队数学建模设计策略使癌细胞对病毒感染在不影响正常健康细胞的情况下杀死它们。
“通过使用这些数学模型来预测病毒修饰如何实际影响癌细胞和正常细胞，我们能够加快研究的步伐，”Kaern博士说，他也是交叉任命到大学物理系的。“它使我们能够快速确定最有希望在实验室进行测试的方法，这通常是通过昂贵和耗时的试验和错误来完成的。”
Drs。贝尔和凯伦建立了一个数学模型，描述了一个感染周期，包括病毒复制、传播和激活的方式细胞防御机制。在此基础上，他们利用有关正常细胞和癌细胞之间关键生理差异的知识，确定了修改病毒基因组如何对抗癌细胞的抗病毒防御。模型模拟非常准确，识别出的病毒修饰有效地根除了该疾病小鼠模型中的癌症。
贝尔博士说:“值得注意的是，基于计算分析，我们可以很好地预测实验结果。”“这项工作为开发对抗癌症的类似类型的数学模型提供了一个有用的框架。”
凯伦博士解释说，这项由加拿大癌症协会(Canadian Cancer Society)创新基金资助的研究才刚刚开始。“我们研究的是一种特定的癌细胞。我们现在将扩大研究范围，研究其他类型的癌细胞，看看我们在一种特殊情况下做出的预测在多大程度上可以推广到其他类型的癌细胞，并确定针对其他类型癌细胞的策略。”
这些发现也可能有助于研究人员更好地理解这些癌细胞和病毒之间的相互作用。由于癌症的复杂性，一种神奇的万能药可能永远不会发生，但研究人员已经开发了一个框架，在模拟不匹配的情况下，他们可以更多地了解这种疾病。
“在我看来，这是最有趣的部分，”凯伦博士总结道。“最吸引人的事情是挑战用数学模型表示的现有知识，并试图理解为什么这些模型有时会失败。能参与其中是一个非常令人兴奋的机会，我很高兴我们在培养学生计算细胞生物学方面的努力取得了如此重大的进展。”
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