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探析數學可以幫助更好地治療癌癥嗎

發布時間:2019-10-30 來源:未知 瀏覽: 關鍵詞: 癌癥
生物的發展和生存與細胞正確感知和響應環境的能力有關。因此,細胞通過一個化學信號系統(稱為信號通路)進行通信,這個系統調節和協調細胞的活動。然而,信息處理的損傷可能導致細胞不能正確地感知環境。然后他們開始以一種不受控制的方式行動,這可能導致癌癥的發展。為了更好地理解受損的信息傳遞如何影響患病細胞的活動,瑞士日內瓦大學(unige)的研究人員正在超越生物學。他們提出了基于信息論(一種計算機科學中較為常見的數學理論)來研究細胞通訊。這項工作為腫瘤學提供了一種新的研究方法。
 
“從某種意義上說,癌癥可以被視為一種信息疾病,”大學醫學院腫瘤血液學轉化研究(CRTOH)研究員卡羅琳娜·齊林斯卡說。但是,盡管過度激活或不充分激活信號通路的致癌作用眾所周知,但確切的機制仍然是神秘的。“有時光靠生物學還不足以破譯一切,”CRTOH教授弗拉基米爾·卡塔內耶夫解釋說,他領導了一項研究,研究細胞是如何根據他們感知到的或不再感知到的信息來做出決定的。感知。
測量不確定度
 
20世紀40年代末,美國數學家Claude Shannon提出了一種概率論,用以量化通過噪聲通信信道在一組信息中傳輸的信息。這一理論使現代通信系統和計算機得以發展。它也是許多應用的基礎,如數據壓縮和傳輸、加密和人工智能。但奇怪的是,香農的理論并沒有被廣泛地應用于細胞信號傳遞中。我們的想法是使用這個強大的工具來檢查病變細胞所做的決定,并將它們與健康細胞所做的決定進行比較。”
 
信息論以概率論為基本工具。它的主要概念被稱為熵,旨在測量隨機變量的不確定性。”例如,如果我們擲硬幣,它可能會隨機落在頭上或尾上,因此結果是不確定的。現在想象一枚硬幣有兩個相同的面:結果是肯定的,熵為零。因此,熵評估了熵表示的隨機通信的不確定性程度。當應用于通信時,熵表示接收器明確確定源發送了什么所需的信息量。”
 
從數學到生物學
 
將信息論應用于細胞信號轉導,可以研究細胞如何處理從環境中接收到的信息。當一個細胞從它的環境中接收到刺激(信息)時,該細胞能處理多大的信息濃度而不出錯。在了解細胞的反應之后,我們可以區分不同的刺激來評估哪些刺激觸發了這種特定的反應。這些問題在癌癥領域至關重要。事實上,癌細胞可能無法處理來自環境和健康細胞的信息,在不需要的時候就會開始增殖和分裂。
 
現在,研究人員將通過研究乳腺癌和肺癌細胞如何處理周圍環境的信息來檢驗他們的方法的有效性。事實上,盡管有明顯的副作用,但目前的治療通常旨在消除或完全消除一些信號通路。”我們的新方法不是關閉信號通路,而是恢復正常活動。通過將純粹的數學概念應用到生物學中,我們希望找出需要糾正的信息傳輸故障。”
 

關鍵詞: 癌癥

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