КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 19-79-00354
НазваниеМашинное обучение и компьютерное моделирование для решения проблем клеточной биомеханики
Руководитель Ефремов Юрий Михайлович, Кандидат биологических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования Первый Московский государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации (Сеченовский Университет) , г Москва
Конкурс №40 - Конкурс 2019 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 09 - Инженерные науки; 09-108 - Техническая механика живых систем
Ключевые слова машинное обучение, компьютерное моделирование, механические свойства клеток, механобиология, биомеханика клетки, атомно-силовая микроскопия, индентирование, метод конечных элементов
Код ГРНТИ28.17.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Исследование механических свойств на уровне отдельных клеток, клеточных агломераций и биологических тканей является активно развивающейся областью благодаря разработке и внедрению новых методов измерений. Полученные данные свидетельствуют о важности механических свойств и взаимодействий при развитии организма, при различных патологиях и в процессах регенерации. Например, в недавних исследованиях зарегистрировано уменьшение жесткости раковых клеток; обнаружено влияние жесткости субстрата на рост и дифференцировку стволовых клеток; разработаны и частично подтверждены теории, делающие упор на интегрирующую роль механических напряжений в ходе эмбриогенеза. Тем не менее, существует актуальная проблема интерпретации и сравнения большого объема экспериментальных данных по биомеханике клетки, во многом из-за отсутствия вычислительных средств и моделей для их адекватного анализа. В данном проекте планируется применение методов компьютерного моделирования и машинного обучения для решения данной проблемы на примере экспериментов по индентированию клеток. Индентирование представляет собой целый набор методов, все более активно применяемых в биомеханических исследованиях. В частности, индентирование с использованием атомно-силовой микроскопии (АСМ), является одним из наиболее стандартных методов в исследованиях клеточной механики.
Единичные работы посвящено глубокому анализу АСМ-данных и применению таких современных техник, как машинное обучение, поэтому сформулированные в данном проекте задача обладает несомненной новизной. Комплексность задачи обеспечивается совмещением вычислительных (компьютерное моделирование, машинное обучение) и экспериментальных методов (непосредственное проведение экспериментов на клетках). У руководителя проекта имеется обширный опыт работы с клетками, в том числе исследования механических свойств клеток и структуры их цитоскелета методами оптической и атомно-силовой микроскопии, а также опыт создания компьютерных моделей и численных алгоритмов для обработки данных. Машинное обучение нашло обширное применение в смежных областях науки, например, в анализе биологических изображений и анализе генома. Это позволяет предположить, что применение машинного обучения к проблемам механобиологии также будет не менее продуктивным и запланированные результаты будут получены.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ