それがどのように見えるかは、June3-5,2010フライブルクのコンサートホール（Konzerthaus）で開催された哺乳動物細胞のシステム生物学に関する第三回会議（SBMC）で実証されている（http://www.sbmc2010.de）。 肝臓の再生に関する新しい視点は、肝硬変やこの重要な器官への他の傷害のための新しい治療法の開発への扉を開きます。,
肝臓の再生の特異なメカニズム
肝臓は非常に特殊な器官であり、たとえその全体の質量の五十パーセント以上が中毒によって損傷されたとしても、それは完全に再生することができる。 この驚くべき能力は不可欠です。 肝臓は体の最も重要な代謝器官であり、とりわけ血液を解毒するという仕事をしています。 それがこれを行うことを可能にするために、肝臓は非常に複雑な解剖学を備えています：ヒトでは、両方の肝葉は、大きさが一から二ミリメートルの最大である約百万の小さな小葉で構成されています。,
肝臓に流入する血液は、隣接する小葉を互いに分離する、いわゆる門脈野を介して小葉に入る。 そこから、肝臓で最も一般的なタイプの細胞である肝細胞に囲まれた微小血管を流れ、中央に位置する静脈に排出されます。 この特別なアーキテクチャは、血液が臓器を流れるときに血液が肝細胞と最適に接触することを保証します。
薬物、アルコール消費またはウイルス感染による損傷の後に肝臓が回復した場合、この複雑なアーキテクチャを回復させなければならない。, 基になるメカニズムは未だにほとんど解明されていません。 ライプツィヒのInterdisciplinary Centre for Bioinformatics(IZBI)とパリ近郊のLe Chesnayにあるフランス国立計算機科学制御研究所(INRIA)のDirk Drasdoが率いるHepatoSysの研究者は、コンピュータベースのシステム生物学の方法を用いて肝再生の研究を開始しました。Drasdoと彼のチームは、ヒトのパラセタモール中毒の典型的な動物モデルであるマウスをコンピュータ上で四塩化炭素(CCl4)による中毒後のシナリオをシミュレートしました。,
組織切片からコンピュータへ
三つのステップの最初は、平均肝小葉のコンピュータ表現を得ることでした。 ライプニッツ研究所とドルトムント大学のヤン-ヘングストラーが率いる実験研究グループと緊密に協力して、血管の形状と配向、肝細胞の形状、配向および空間的組織化など、静的な小葉構造を定量的に特徴付けるために必要なパラメータを記録した。, これらのパラメータを，特別に調製した連続組織切片の顕微鏡画像の完全な三次元再構成を可能にする画像処理法を用いて抽出し，その後，三次元パターンを数字に変えた。
第二段階は、マウスの肝小葉における再生過程を記録することであった。 動物は–アセトアモールの中毒のように–レバー小葉の中心静脈の近くのhepatocytesの死で起因するレバー有害な物質の四塩化炭素と注入されました。, を特徴づける再生過程を定量的に、研究グループが導入したいわゆるプロセスパラメータ. また、画像解析から得られたこれらのパラメータは、いつ、どこで新しい肝細胞が作成され、肝小葉の元のアーキテクチャを再生する過程で、臓器内の動きとアライメントを記録します。
最後に、これらすべてのパラメータに基づいて、個々の肝細胞および血管の空間-時間動態をコンピュータ上でシミュレートすることができる数学的モデル, そのコンピュータモデルの研究者の管理するた認識機構の中で再生肝覧ください。 “代わりに、新しい肝細胞が肝小葉を横断する微小血管である正弦波に沿って整列すると、時空間過程が適切に機能することがすぐに明らかになりました”とDrasdoの同僚Stefan Höhmeは説明します。, コンピュータモデルに基づくこの観察は、その後、実験室実験における実際の肝小葉について確認された。 “それは、”höhmeによると、”肝臓の再生に関与する複雑なプロセスの理解に近づきます。”
肝臓だけでなく
Drasdoが強調しているように、正しい予測を行うことができる多細胞配置の動的モデルは依然として大きな例外です：”単一細胞と組織全体を同時に記録します”と彼は言います。, “そして、それは再生を制御する細胞内および細胞内のシグナル伝達プロセスをより詳細に調べるための基礎を作り出します。”
同じ原理を、他の医学的に関連する質問、例えば腫瘍が身体の他の部分にどのように広がるかのモデルを構築するために適用することができる。 これらの動的プロセスを理解することは、再生プロセス中に肝臓をサポートしたり、腫瘍の進行を妨げたりするなど、新しい効果的な治療法の道を開, “私たちの仕事は、ドルトムントのJan Hengstlerが率いる実験研究グループと手をつないで作業することができたので、私たちの仕事が可能でした”とDrasdo氏は、細胞 “そうして初めて、コンピュータシミュレーションの結果を実験で直接検証し、実験データでモデルを校正することができました-それはまさにシステムバイ”
