Модели виртуальных тканей: прогнозирование влияния химических веществ на развитие

1. Виртуальные модели эмбрионов
2. Виртуальные модели щитовидной железы
3. Токсикологические переломные моменты (точка невозврата)
4. Ресурсы и публикации

В моделях виртуальных тканей используются новые вычислительные методы для создания современных компьютерных моделей, способных моделировать влияние химических веществ на развитие человека. Модели виртуальных тканей являются одними из самых передовых методов, разрабатываемых сегодня. Модели помогут снизить зависимость от данных исследований на животных и обеспечить намного более быструю оценку химического риска.

Виртуальные модели эмбрионов

Исследование EPA Virtual Embryo (v-Embryo ™) разрабатывает модели прогнозирования, чтобы улучшить наше понимание того, как химическое воздействие может повлиять на нерожденных детей. Исследователи интегрируют новые типы в пробирке Эксперименты или тесты in vitro, проводимые в контролируемых экспериментальных условиях вне тела, например, в пробирке или лабораторной посуде. Эти тесты имеют тенденцию фокусироваться на органах, тканях, клетках, клеточных компонентах, белках и / или биомолекулах. , в естественных условиях Тесты или оценки in vivo, проведенные в интактном живом организме, таком как лабораторное животное или человек. , а также in silico in silico Общий термин, используемый для обозначения «выполнено на компьютере или с помощью компьютерного моделирования». модели, имитирующие критические этапы развития плода.

Модели виртуальных эмбрионов имитируют биологические взаимодействия, наблюдаемые во время разработки, и предсказывают, когда химические вещества нарушают ключевые биологические события в путях, которые, как считается, приводят к неблагоприятным воздействиям.

• Модель развития кровеносных сосудов

  Исследователи EPA использовали данные высокопроизводительного скрининга ToxCast, чтобы разработать модель для прогнозирования потенциального химического нарушения образования кровеносных сосудов. Модель была протестирована с использованием соединений, которые, как известно, вредны для развития сосудов. Была выявлена ​​сильная корреляция между данными о токсичности для развития животных и данными ToxCast, использованными для положительной идентификации соединений, разрушающих сосуды (VDC).

• Модель токсичности развития

  Исследователи EPA использовали традиционные данные о токсичности для животных и данные высокопроизводительного скрининга из ToxCast для изучения токсического воздействия химических веществ на внутриутробное развитие. Данные ToxCast могут различать химические вещества, которые влияют на развитие крыс и кроликов. Ключевые биологические сигналы, связанные с токсичностью развития, идентифицированные с помощью анализов ToxCast, включали те, которые регулируют клеточный рост и дифференцировку, а также воспалительную передачу сигналов.

Виртуальные модели щитовидной железы

Щитовидная железа регулирует гормоны, важные для развития нервной системы человека. Нарушение функции щитовидной железы во время развития приводит к снижению IQ у детей. Целью виртуальной щитовидной железы является моделирование потенциального воздействия химического нарушения функции щитовидной железы и последующего неблагоприятного воздействия на развитие мозга.

Виртуальная щитовидная железа - это модели физиологического состояния плода человека и развивающегося нерва и блока кровеносных сосудов (нервно-сосудистая единица - NVU). Эти модели представляют сложные взаимоотношения между органами плода, которые регулируют функцию щитовидной железы во время развития мозг-печень-щитовидная железа, и между клеточно-клеточными взаимодействиями в органотипических моделях культуры (OCM). OCMs являются репрезентативными моделями различных систем органов. Например, исследователи EPA разрабатывают анализ in vitro на воздействие на человеческий мозг или «мини-железо». Мини-мозг может быть использован для критической оценки характера нейронного роста, дифференцировки и миграции в ответ на изменение уровня гормонов щитовидной железы. Другое приложение OCM - моделирование динамики локального транспорта, метаболизма и передачи сигналов гормонов щитовидной железы в NVU.

Токсикологические переломные моменты (точка невозврата)

Ключевой вопрос при моделировании последствий химического воздействия заключается в различении адаптивных реакций и последствий, которые приводят к неблагоприятным последствиям для здоровья и окружающей среды. Биологические системы имеют компенсаторные процессы, которые защищают организмы от таких факторов стресса, как химическое воздействие. Исследователи EPA выясняют, как определить «переломный момент», момент, когда биологические системы не могут восстановиться или адаптироваться к химическому воздействию. Исследователи EPA разрабатывают математические модели, которые будут предсказывать возмущение биологических систем и определять, когда клеточные системы больше не смогут восстанавливаться. Когда клеточные системы не могут восстановиться, химическое воздействие может привести к неблагоприятным последствиям, таким как рак.

Ресурсы и публикации

Опубликованные документы
Скачать данные виртуальных тканей
Фактические данные по виртуальным тканям