3D-модель для кращої діагностики жирової печінки - Ойгер
Новини з бізнесу та досліджень
Професор Маріно Зеріал - один з директорів Інституту молекулярно-клітинної біології та генетики імені Макса Планка в Дрездені. Він спеціалізується на структурах печінки та організації тканин. Фото: Катрін Боес для MPI-CBG
Дрезденські вчені хочуть використовувати комп’ютерні моделі, щоб допомогти лікарям своєчасно розпізнати хворобу.
Дрезден, 4 грудня 2019 р. Лікарі та інформатики з Дрездена спільно розробили тривимірні комп’ютерні моделі жирової печінки. Ця модель показує лікарям різні стадії змін печінки та допомагає діагностувати захворювання. Зараз про це повідомляють науково-дослідні установи, що беруть участь: Інститут молекулярно-клітинної біології та генетики Макса Планка у Дрездені (MPI-CBG), Дрезденська університетська лікарня (UKD) та Центр інформаційних послуг та високопродуктивних обчислень (ZIH) ТУ Дрезден.
Жирна печінка також може розвиватися без алкоголю
Зокрема, вчені зосереджувались на «неалкогольній жировій хворобі печінки» (NAFLD). Жир накопичується в печінці, коли баланс інсуліну в організмі вже не працює належним чином. Кожен четвертий чоловік рано чи пізно отримує таку проблему. У багатьох випадках клінічна картина порівняно нешкідлива. Але НАЖХП може також призвести до цирозу печінки, раку печінки або печінкової недостатності. Тоді допоможе лише трансплантація.
Для неспеціаліста це може не виглядати як печінка, але воно надає обізнаному лікареві важливу інформацію щодо того, чи патологічно змінився орган пацієнта: 3D-модель печінки. Краплі жиру позначені червоним кольором, а мережа жовчних проток - зеленим. Рис.: Ернан Моралес-Наваррете, Сеговія-Міранда та інші/MPICBG
3D-моделювання з високою роздільною здатністю підтримують діагностику
Для того, щоб виявити такі зміни на ранній стадії, лікарі раніше брали зразки тканин із «підозрюваної» печінки та намагалися проаналізувати їх за допомогою двовимірних зображень із дуже низькою роздільною здатністю. Наскільки надійним є діагноз, багато в чому залежить від суб’єктивного досвіду відповідного лікаря. "Перш за все, такі зображення не надають жодної 3D інформації про структуру та функції тканин", - підкреслили дослідники CBG.
Застій мережі Галлена в хворій печінці в 3D більш чітко видно
Тому партнери розробили 3D-моделі жирової печінки з високою роздільною здатністю, які не лише демонструють геометрію органу, а й функціональні зміни. Тут також відправною точкою є зразки тканин, але вони перевіряються та аналізуються по-різному. Модель враховує, наприклад, мережу крові та жовчі, що протікає через печінку. "Ми виявили, що структура тривимірної жовчної мережі в ураженій тканині абсолютно інша", - сказав Лутц Бруш з відділу "Інноваційні обчислювальні методи" ZIH. “Такі структурні зміни також мають вирішальний функціональний ефект. Завдяки персоналізованому моделюванню потоку жовчі ми виявили, що потік жовчі порушується на деяких невеликих ділянках тканини, що також відомо як мікрохолестаз ".
Дослідники очікують нових терапевтичних підходів
Така "медицина високої чіткості" відкриває шлях для діагностики таких захворювань, як НАЖХП, на ранніх стадіях, "задовго до появи симптомів", підкреслив директор КБР Маріно Зеріал, який також належить до Центру системної біології Дрезден (CSBD). "Це також допомагає нам виявити механізми, пов'язані з молекулярними захворюваннями". Це, у свою чергу, допомагає знайти кращі способи лікування.
Тривимірний аналіз тканини печінки тепер дає "абсолютно нові уявлення про механізми захворювання", додав професор університетської клініки Йохен Хампе. «Таким чином ми набагато краще розуміємо, як, наприклад, пов’язаний потік жовчі та прогресування хвороби. Це також призводить до нових підходів до терапії ".
Наукова публікація:
Фабіан Сеговія-Міранда, Ернан Моралес-Наваррете, Майкл Кюккен, Вінсент Мозер, Сара
Сейферт, Урська Репнік, Фабіан Рост, Маріо Брош, Олександр Хендрікс, Себастьян Гінц,
Крістоф Рьокен, Дітер Лютйоханн, Янніс Калайдзідіс, Клеменс Шафмайер, Лютц Бруш,
Йохен Хампеанд і Маріно Зеріал: «3D просторово вирішені геометричні та функціональні моделі
тканини печінки людини розкривають нові аспекти прогресування НАЖХП ". Природна медицина, 2 грудня
2019. Довідка: Doi: 10.1038/s41591-019-0660-7