Механобиологическое исследование динамики и морфологии клеточных структур методом лазерной микроскопии и приложения в онкологии

  • О.Б. Наймарк Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • В.В. Гришко Институт технической химии УрО РАН
  • Ю.В. Баяндин Институт механики сплошных сред УрО РАН
  • А.С. Никитюк Институт механики сплошных сред УрО РАН
Ключевые слова: механобиология клеток, когерентная фазовая микроскопия, открытые комплексы, нелинейная динамика, морфометрия, моно- и мультифрактальность

Аннотация

Исследования посвящены экспериментальному и теоретическому обоснованию использования механобиологических характеристик клеток как фенотипических маркеров онкологических патологий. В развитие подходов, связанных с изучением механического состояния клеток в «норме» и при эволюции опухолей, проведен сравнительный анализ нелинейной динамики клеточных структур на основе оригинальных данных по динамике «фазовых толщин» клеток, получаемых методом когерентной фазовой микроскопии. Результаты экспериментальных исследований обобщены на основе эпигенетических моделей, отражающих механобиологические особенности клеточных и тканевых структур при развитии рака.

Сведения об авторах

О.Б. Наймарк, Институт механики сплошных сред УрО РАН
доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией физических основ прочности, Институт механики сплошных сред УрО РАН - филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН (ИМСС УрО РАН)
В.В. Гришко, Институт технической химии УрО РАН
кандидат химических наук, доцент, заведующий лабораторией биологически активных соединений, Институт технической химии УрО РАН - филиал Пермского федерального исследовательского центра УрО РАН (ИТХ УрО РАН)
Ю.В. Баяндин, Институт механики сплошных сред УрО РАН
кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, ИМСС УрО РАН
А.С. Никитюк, Институт механики сплошных сред УрО РАН
младший научный сотрудник, ИМСС УрО РАН

Литература

  1. Peyrard M. Nonlinear dymamics and statistical physics of DNA // Nonlinearity. - 2004. - Vol. 17. - № 2. - P. 1-40.
  2. Naimark O.B. Structural-scaling transitions and localized distortion modes in the DNA double helix // Phys. Mesomech. - 2007. - Vol. 10. - № 1-2. - P. 33-45.
  3. Peyrard M., Bishop A.R. Statistical mechanics of a nonlinear model for DNA denaturation // Phys. Rev. Lett. - 1989. - Vol. 62. - P. 2755-2758.
  4. Naimark O.B. Defect Induced Transitions as Mechanisms of Plasticity and Failure in Multifield Continua // Advances in Multifield Theories of Continua with Substructure, / ed. G. Capriz and P. Mariano, Birkhauser. - Boston. - 2004. - P. 75-114.
  5. Naimark O.B. Structural-Scale Transitions in Solids with Defects and Symmetry Aspects of Field Theory // Phys. Mesomech. - 2010. - Vol. 13. - № 5-6. - P. 306-317.
  6. Naimark O.B., Nikitiuk A.S., Baudement M.-O., Forne T., Lesne A. The physics of cancer: The role of epigenetics and chromosome conformation in cancer progression // AIP Conference Proceedings «International Conference on Physics of Cancer: Interdisciplinary Problems and Clinical Applications (PC’16)». - 2016. - Vol. 1760, Iss. 1. - P. 020051.
  7. Tsuchiya M., Giuliani A., Hashimoto M., Erenpreisa J., Yoshikawa K. Emergent Self-Organized Criticality in gene expression dynamics: Temporal development of global phase transition revealed in a cancer cell line // PLOS ONE. - 2015. - Vol. 11. - P. 1-33.
  8. Tsuchiya M., Hashimoto M., Takenaka Y., Motoike I.N., Yoshikawa K. Global genetic response in a cancer cell: Self-organized coherent expression dynamics // PLOS ONE. - 2014. - Vol. 9. - P. 1-33.
  9. Naimark O.B. Mesoscopic cell dynamics in different environment and problem of cancer. (AIP Proceedings, in print).
  10. Naimark O.B. Nonlinear dynamics and damage induced properties of soft matter with application in oncology //AIP Conference Proceedings «International Conference on Physics of Cancer: Interdisciplinary Problems and Clinical Applications (PC IPCA’ 17)». - AIP Publishing - 2017. - Vol. 1882. - № 1. - P. 020052.
  11. Ignatyev P.S., Indukaev K. V., Osipov P.A. [et al.] Laser interference microscopy for nanobiotechnologies // Biomedical Engineering. - 2013. - Vol. 47. - № 1. - P. 32-35.
  12. Laser interference microscopy in erythrocyte study / A.I. Yusipovich, E.Y. Parshina, N.Y. Brysgalova [et al.] //Journal of Applied Physics. - 2009. - Vol. 105. - № 10. - P. 102037.
  13. Nebogatikov V., NikitiukA., Konysheva A., Ignatyev P., Grishko V., Naimark O. Study of morphological changes in breast cancer cells MCF-7 under the action of pro-apoptotic agents with laser modulation interference microscope MIM-340 // AIP Conference Proceedings «International Conference on Physics of Cancer: Interdisciplinary Problems and Clinical Applications (PC IPCA’17)». - 2017. - Vol. 1882, № 1. - P. 020053.
  14. Canny J. A Computational approach to edge detection //IEEE Transactions on pattern analysis and machine intelligence. - 1986. - № 6. - P. 679-698.
  15. Когерентная фазовая микроскопия на модели рака молочной железы / В.И. Чиссов, В.П. Тычинский,Н.Н. Волченко [и др.] // Альманах клинической медицины. - 2006. - № 12. - C. 68.
Опубликован
2020-04-17
Как цитировать
Наймарк, О., Гришко, В., Баяндин, Ю., & Никитюк, А. (2020). Механобиологическое исследование динамики и морфологии клеточных структур методом лазерной микроскопии и приложения в онкологии. Вестник Пермского федерального исследовательского центра, (1), 61-78. https://doi.org/https://doi.org/10.7242/2658-705X/2020.1.7
Выпуск
Раздел
Статьи