Сравнительная топология нормального и ракового эпителия

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 22-72-00128

НазваниеСравнительная топология нормального и ракового эпителия

Руководитель Рошаль Дарья Сергеевна, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" , Ростовская обл

Конкурс №70 - Конкурс 2022 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-204 - Нано- и микроструктуры

Ключевые слова диагностика рака, клеточные монослои, клеточная топология, разбиение Вороного, эпителиальные клетки, упорядочение в биологических системах, динамика клеток, самоорганизация, двумерные системы, митоз, апоптоз, топология, топологические дефекты.

Код ГРНТИ29.19.22

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Влияние геометрии и топологии эпителия на механические свойства тканей и ключевые биологические процессы, такие как рост, митоз и апоптоз клеток, в настоящее время изучено слабо. Поэтому предлагаемый проект направлен на исследование тех аспектов морфогенеза, которые явно не связаны с генетическим контролем, а обусловлены сложными взаимодействиями между геометрическими и биомеханическими свойствами клеточной структуры тканей. Раковые (HeLa) и здоровые (HCerEpiC) эпителиальные монослои клеток шейки матки человека являются типичными представителями гиперпролиферативных (очень быстро делящихся) и пролиферативных монослоев, соответственно. В ходе реализации проекта мы собираемся изучать не только статическую топологию эпителиальных монослоев с помощью новых для этих объектов методов анализа связности графа, вершинами которого являются эпителиальные клетки, и анализа протяженных топологических дефектов, но и рассмотрим динамику клеток. Мы впервые исследуем влияние геометрии и топологии монослоя на процессы роста, деления и апоптоза клеток в пролиферативных и гиперпролиферативных эпителиях. Для изучения данных вопросов будет создана компьютерная программа, анализирующая микрофотографии эпителия. Она позволит находить положение ядер клеток, границ клеток, находить распределение клеток по числу их соседей, а также по величине их площади. Компьютерная модель динамики клеток, которая будет разработана, позволит нам провести моделирование структуры и динамики, здоровых и раковых эпителиальных монослоев. Мы исследуем взаимосвязь скорости митоза и апоптоза клеток в монослое со степенью дефектности монослоя и собираемся показать, что увеличенная топологическая дефектность ракового монослоя по сравнению со здоровым эпителием может быть объяснена не успевающими релаксировать механическими напряжениями в быстро меняющемся эпителии. Предлагаемое исследование, находящееся на стыке физики и клеточной биологии, может дать новую информацию о поведении эпителиальных клеток в нормальных и патологических условиях, которая важна для понимания механизмов нарушения морфогенеза и старения, в диагностике заболеваний. В ходе выполнения проекта будут опубликованы две статьи в журналах из 1 квартиля Scopus и WoS.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Рошаль Д.С., Федоренко К.К., Мартин М., Багдигиян С., Рошаль С.Б. Статистический анализ и моделирование строения клеточных монослоев с разной скоростью деления Сборник аннотаций международной конференции "Современные проблемы теории конденсированных сред", Сборник аннотаций международной конференции "Современные проблемы теории конденсированных сред", стр. 67. (год публикации - 2022)

2. Рошаль Д.С., Аззаг К., Федоренко К.К., Рошаль С.Б., Багдигьян С. Проявление сферической геометрии в монослоях клеток Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки, Рошаль Д.С., Аззаг К., Федоренко К.К., Рошаль С.Б., Багдигьян С. Проявление сферической геометрии в монослоях клеток // Известия вузов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. 2023. № 1. С. 17–23. (год публикации - 2023)
10.18522/1026-2237-2023-1-17-23

3. Рошаль Д.С., Аззаг К., Федоренко К.К., Рошаль С.Б., Багдигиян С. Особенности топологии пролиферативных и непролиферативных эпителиальных монослоев Сборник научных трудов VII Съезда биофизиков России, Рошаль Д.С., Аззаг К., Федоренко К.К., Рошаль С.Б., Багдигиян С. Особенности топологии пролиферативных и непролиферативных эпителиальных монослоев // Сборник научных трудов VII Съезда биофизиков России, том 1, стр.327-328. (год публикации - 2023)
10.26297/SbR6.2023.001

4. Федоренко К.К., Рошаль Д.C., Аззаг К., Рошаль C.Б., Багдигян C. Анализ топологии эпителиальных монослоев с разной скоростью митоза XXX Международная конференция студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов—2023». Секция «Физика». Сборник тезисов, Международный молодежный научный форум “ЛОМОНОСОВ–2023”. Сборник тезисов докладов. Секция “ФИЗИКА” Подсекция “БИОФИЗИКА”, стр. 186-187 (год публикации - 2023)

5. Рошаль Д.С., Аззаг К., Федоренко К.К., Рошаль С.Б., Багдигиян С. Особенности упорядочения клеток в раковых и здоровых монослоях Современные информационные технологии: тенденции и перспективы развития : Материалы XXX научной конференции (Ростов-на-Дону, 13 – 15 апреля 2023 г.), Современные информационные технологии: тенденции и перспективы развития : Материалы XXX научной конференции (Ростов-на-Дону, 13 – 15 апреля 2023 г.), стр.343-346 (год публикации - 2023)

6. Д.С. Рошаль, К. Аззаг, К.К. Федоренко, С.Б. Рошаль, С. Багдигиян Topological properties and shape of proliferative and nonproliferative cell monolayers Physical Review E, PHYSICAL REVIEW E 108, 024404 (2023) (год публикации - 2023)
10.1103/PhysRevE.108.024404

7. Рошаль Д.C.,Федоренко К.К., Рошаль С.Б., Багдигиян С. Особенности упаковки клеток в раковом и здоровом эпителии Сборник тезисов XXXV Симпозиума Современная химическая физика, Сборник тезисов XXXV Симпозиума Современная химическая физика, стр. 146 (год публикации - 2023)

8. Рошаль Д.С., Федоренко К.К., Мартин М., Багдигиян С., Рошаль С.Б. Topological balance of cell distributions in plane monolayers Journal of Physics: Condensed Matter, J. Phys.: Condens. Matter 36 (2024) 26510 (год публикации - 2024)
10.1088/1361-648X/ad387a

9. Рошаль Д.C., Федоренко К.К., Серегина К.Ю., Рошаль C.Б., Багдигян C. Сравнение топологических особенностей коралловых колоний и эпителиальных монослоев Современные информационные технологии: тенденции и перспективы развития: Материалы XXXI научной конференции, Современные информационные технологии: тенденции и перспективы развития: Материалы XXXI научной конференции (Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, 18 – 20 апреля 2024 г.) :Издательство Южного федерального университета, 2024, стр.365-368 (год публикации - 2024)

10. Федоренко К. К., Рошаль Д. C., Аззаг К., Рошаль C. Б., Багдигян C. Топологический баланс в монослоях клеток hcerepic и в модельном эпителии Современные информационные технологии: тенденции и перспективы развития: Материалы XXXI научной конференции, Современные информационные технологии: тенденции и перспективы развития: Материалы XXXI научной конференции (Южный федеральный университет, Ростов-на-Дону, 18 – 20 апреля 2024 г.) :Издательство Южного федерального университета, 2024, стр.422-425 (год публикации - 2024)

Публикации