《基於膜計算理論的肺癌信號轉導通路建模和仿真》是依託華中科技大學，由張征擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於膜計算理論的肺癌信號轉導通路建模和仿真
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張征
- 依託單位：華中科技大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
肺癌是目前死亡率最高的癌症，通常由細胞分化、凋亡及增殖過程中細胞應對外界信號發生異常所致，而外界信號通過細胞信號轉導通路對細胞行為起作用。隨著大量實驗數據的積累，系統地研究肺癌發生髮展過程中信號轉導機理成為可能，但是目前微分方程等系統生物學建模方法遠不能滿足信號轉導系統建模和分析的需求。本項目擬用計算機和數學方法挖掘肺癌實驗數據中與肺癌細胞分化、增殖及凋亡相關的信號轉導通路信息；在膜計算系統框架下，結合複雜網路思想及系統動力學理論，建立反映肺癌發生髮展過程中細胞分化、增殖及凋亡相關信號轉導通路的具有動態演化特性的膜計算網路模型；開發基於膜計算模型和理論的仿真軟體；在上述研究的基礎上，對肺癌信號轉導通路進行建模和仿真。本項目的研究不僅對於探索和理解肺癌發生髮展機理具有重要的理論意義，還將為系統生物學建模和仿真提供新方法和工具。
結題摘要
肺癌是目前全球發病率和死亡率最高的惡性腫瘤，而當前肺癌的診斷水平有限，70%-80%的患者確診時已屬於晚期，總治癒率不足10%。設計高效算法和建立可計算模型來理解肺癌發生髮展機理，正逐漸成為癌症研究熱點問題之一。在肺癌的基因調控網路和信號網路中，基因突變和甲基化的數量是以動態演化的行為積累，進而導致正常細胞功能的失控。因此從細胞不同層次的網路研究癌症的發生和發展的過程，是極為必要的。本項目通過整合肺癌高通量的實驗數據，著眼於算法精確性、高效性和模型的動態性、非線性性等關鍵問題，結合膜計算理論、複雜網路和工程控制理論，構建了反映肺癌基因網路和信號網路拓撲結構和動力學性質的可計算模型。在此基礎上進一步研究了一般癌症信號網路的中心度和可控性，並構建了癌症信號網路不同功能模組的耦合模型，分析了網路的動態演化性質。我們的研究成果主要在五方面：（1）基於膜計算理論的建模方法研究；（2）基於資訊理論方法，研究肺癌基因間的邏輯關係，構建基因邏輯網路，進而研究肺癌子型的分類；（3）基於複雜網路方法，研究了一般癌症信號網路的中心度和可控性；（4）基於動力系統理論，構建癌症信號轉導網路中不同功能模組的耦合模型和定量分析；（5）基於肺癌的實驗和文獻數據，利用P-Lingua和MeCosim編程，進行了仿真和虛擬實驗。本項目的研究不僅對於探索和理解肺癌發生髮展機理具有重要的理論意義，同時也為設計治療肺癌的新型靶向藥物提供理論依據。
