Multiscale modeling of biological systems: An integrative approach

生物系统的多尺度建模:一种综合方法

基本信息

  • 批准号:
    RGPIN-2014-03615
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.99万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    加拿大
  • 项目类别:
    Discovery Grants Program - Individual
  • 财政年份:
    2015
  • 资助国家:
    加拿大
  • 起止时间:
    2015-01-01 至 2016-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The application of mathematical and computational models to biology is an exciting and novel area of research in Applied Mathematics. The main objective of this research is to gain a more fundamental understanding of the complex processes of biological systems by integrating experimental studies and quantitative approaches. The epithelial-mesenchymal transition (EMT) is a biological process wherein epithelial cells undergo multiple biochemical changes and adopt mesenchymal features including an enhanced capacity for migration, invasiveness, and elevated resistance to apoptosis. This transition is a critical process during embryonic development, wound healing and metastasis. Further, recent studies have linked EMT with the acquisition of stem cell like characteristics in normal and neoplastic cell populations. Tissue microenvironmental factors, such as hypoxic conditions, may also induce EMT in cells. Hypoxia-induced transition seems to be accompanied by increased activation of Akt and subsequent downstream signaling. Moreover, mitochondrial production of reactive oxygen species is increased during hypoxia, resulting in the induction of EMT. In addition, the cancer stem cell phenotype is regulated by the microenvironmental factors hypoxia and acidity. This proposal aims to apply an integrative approach to provide a three-faceted study of the links between EMT, stem cells and tissue microenvironment. The available experimental data will be combined with existing and novel mathematical models to investigate the effects of hypoxia, acidity and EMT on properties of stem cells. These mathematical models range from deterministic and stochastic differential equations to numerical simulations of the system. This proposal aims to study (1) the effects of tissue microenvironmental factors on EMT and SCs, (2) the role of cell metabolism and antioxidants on EMT, and (3) the molecular links between EMT, SCs, and other related pathways.
数学和计算模型在生物学中的应用是应用数学中一个令人兴奋且新颖的研究领域。这项研究的主要目标是通过整合实验研究和定量方法,对生物系统的复杂过程有更基本的了解。 上皮-间质转化(EMT)是一个生物过程,其中上皮细胞经历多种生化变化并采用间充质特征,包括增强的迁移能力、侵袭性和提高的细胞凋亡抵抗力。这种转变是胚胎发育、伤口愈合和转移过程中的关键过程。此外,最近的研究将 EMT 与正常和肿瘤细胞群中干细胞样特征的获得联系起来。组织微环境因素,例如缺氧条件,也可能诱导细胞发生 EMT。缺氧诱导的转变似乎伴随着 Akt 激活的增加以及随后的下游信号传导。此外,缺氧期间线粒体活性氧的产生增加,从而诱导 EMT。此外,癌症干细胞表型受到微环境因素缺氧和酸性的调节。 该提案旨在应用综合方法对 EMT、干细胞和组织微环境之间的联系进行三方面的研究。现有的实验数据将与现有的和新颖的数学模型相结合,研究缺氧、酸度和 EMT 对干细胞特性的影响。这些数学模型的范围从确定性和随机微分方程到系统的数值模拟。本提案旨在研究(1)组织微环境因素对 EMT 和 SC 的影响,(2)细胞代谢和抗氧化剂对 EMT 的作用,以及(3)EMT、SC 和其他相关途径之间的分子联系。

项目成果

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Kohandel, Mohammad其他文献

The effects of phenotypic plasticity on the fixation probability of mutant cancer stem cells.
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
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  • DOI:
  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    11.2
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  • 通讯作者:
    Sengupta, Shiladitya
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Eastman, Brydon;Wodarz, Dominik;Kohandel, Mohammad
  • 通讯作者:
    Kohandel, Mohammad
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时间测序抗癌药物通过针对化疗引起的脆弱表型转变来克服适应性耐药。
  • DOI:
  • 发表时间:
    2015-02-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Goldman, Aaron;Majumder, Biswanath;Dhawan, Andrew;Ravi, Sudharshan;Goldman, David;Kohandel, Mohammad;Majumder, Pradip K;Sengupta, Shiladitya
  • 通讯作者:
    Sengupta, Shiladitya
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
  • 影响因子:
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  • 作者:
    Zarkoob, Hadi;Taube, Joseph H;Singh, Sheila K;Mani, Sendurai A;Kohandel, Mohammad
  • 通讯作者:
    Kohandel, Mohammad

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