مدل سازی مبتنی بر شبکه های پتری مسیر انتقال سیگنال tgf-ß در سلول

مدل سازی و تحلیل سیستم های زیستی اهمیت بسیار زیادی دارد، چرا که مدل سازی این سیستم ها می تواند منجر به شناخت هر چه بیشتر آن ها شده و این شناخت می تواند راه پیشگیری و درمان بسیاری از بیماری ها را هموار کند. بخصوص در دو دهه اخیر دانش مهندسی و ریاضیات کاربردی به طور گسترده در مدل سازی و تحلیل سیستم های زیستی به کار گرفته شده است و تلاش در این راستا به طور چشمگیری همچنان ادامه دارد. از میان روش های گوناگون موجود برای مدلسازی و تحلیل این سیستم ها، شبکه های پتری با توجه به قابلیت های گرافیکی و محاسباتی که در اختیار کاربر قرار می دهند، جایگاه ویژه ای را در این حوزه به خود اختصاص داده اند. گرافیکی بودن و انعطاف پذیری این مدل ها همراه با توانایی شان در مدل کردن واکنش های همزمان در فرآیند ها، این شبکه ها را به ابزار های مناسبی برای مدل کردن سیستم های زیستی تبدیل کرده است. مسیر های انتقال سیگنال در سلول، در واقع سلسله فرآیند هایی هستند که طی آن ها سلول با بخش های مختلف خودش و همچنین سلول های دیگر ارتباط برقرار می کند. تعداد بیشماری از این مسیرهای انتقال سیگنال جهت ارتباط میان بخش های مختلف یک سیستم زیستی در بدن انسان وجود دارد. از مهم ترین مسیر های انتقال سیگنال موجود، مسیر انتقال سیگنالی تحت عنوان مسیر انتقال سیگنال tgf-ß است. هرگونه اختلالی در این مسیر انتقال سیگنال می تواند نابودی سلول را در پی داشته باشد. در این پایان نامه، برای مسیر انتقال سیگنال tgf-ß در سلول یک مدل مبتنی بر شبکه های پتری تصادفی پیشنهاد شده است. این مدل چنان ارائه شده است که با دانسته های علمی و داده های تجربی موجود برای این مسیر انتقال سیگنال سازگار باشد. هدف از مدل سازی این سیستم انتقال سیگنال، جست و جوی دامنه پاسخ های خروجی سیستم جهت تولید سیگنال های تجربی گرفته شده از مسیر و تایید توانایی دینامیک این سیستم برای تولید این پاسخ هاست. با وجود توانایی مدل در توجیه و باز تولید پاسخ های زیستی به دست آمده از آزمایش های تجربی، به نظر می رسد که برای انجام دادن تحلیل های پیشرفته تر مثلا آنالیز حساسیت، نیاز به مدلی است که انعطاف پذیری بیشتری را برای انجام محاسبات و تحلیل های ریاضی در اختیار قرار دهد. از این رو در مرحله بعدی، مدل دیگری از سیستم بر پایه معادلات دیفرانسیل ارائه شده است. با مقایسه مدل پتری و معادلات دیفرانسیل و پاسخ های خروجی آن ها با داده های تجربی، مزایا و معایب این روش های مدل سازی در مدل سازی سیستم های زیستی بررسی شده است. در مسیر انتقال سیگنال فوق، افزایش پروتئین خاصی در سلول منجر به نابودی سلول می شود. نتایج آزمایشگاهی هم این واقعه را تایید می کنند. در قدم بعدی کنترلی بر مبنای شبکه های پتری استاندارد برای کنترل افزایش بی رویه این پروتئین پیشنهاد شده است و نتایج به فرم معادلات استوکیومتری قابل استفاده برای زیست شناسان تبدیل شده اند.