Piotr Rybiński

1. Wstęp 2. Opis systemu i narzędzi 3. Algorytm 4. Przykłady działania 5. Porównanie z rzeczywistym systemem rozwoju 6. Rozszerzenia systemu, dyskusja Piotr Rybiński

Motywacja: Kilka skal pozwala na lepsze zrozumienie skomplikowanego systemu rozwojowego organizmu. Piotr Rybiński

3 skale: 1. Molekularna – sieć wewnątrzkomórkowa kontroluje mechanizmy molekularne takiej jak aktywność receptora 2. Komórkowa – każda komórka decyduje o swoim następnym kroku rozwojowym jak namnażanie 3. Tkanki – komórki stymulują formowanie się tkanki, pozycja komórki w tkance wpływa na to jakie sygnały zewnętrzne odbierze itp. Piotr Rybiński

Zaimplementowany w Rhapsody Obiekty powiązane ze stanami Zbiór stanów i tranzycji tworzy komponent Komórki w modelu są formalizowane jako reaktywni agenci Wszyscy agenci bazują na tej samej specyfikacji Brak wewnętrznego zegara pozwala na asynchroniczne działanie agentów Piotr Rybiński

Interfejs systemu zaimplementowany w Flash Każdy obiekt ma swoją animowaną figurę Piotr Rybiński

1. Modelowanie syntetycznego systemu rozwoju 2. Aktywność wewnątrz-komórkowa w skali molekularnej 3. Podejmowanie decyzji w skali komórkowej 4. Zewnętrzne sygnały dla komórki i anatomia w skali tkanki Piotr Rybiński

Etapy różnicowania komórki: - Pozycjonowanie w zamkniętym końcu obszaru, wydzielenie ligandu - Stan wczesnego różnicowania - W pełni zróżnicowany etap, namnażanie zablokowane, proces dojrzewania zainicjalizowany - Etap wyspecjalizowany, komórka zaadoptowała dojrzały stan rozwoju Piotr Rybiński

Interakcja z czynnikiem poza-komórkowym dokonuje się przez Receptor-1 który reguluje aktywność trzech efektorów: TF-1 (czynnik transkrypcji) oraz dwóch regulatorów. Piotr Rybiński

Dwie alternatywne ścieżki sygnałowe w sieci regulacyjnej: 1. Receptor-1 oddziałuję z ligandem-> wzmacnia ekspresje TF-1, blokuje regulatory -> namnażanie zainicjalizowane, różnicowanie zablokowane 2. Receptor-1 nie aktywny (lub brak) -> regulatory genetyczne nie włączane -> namnażanie zablokowane, różnicowanie zainicjalizowane Piotr Rybiński

Na podjęcie decyzji mają wpływ 3 składowe: 1. Składowej namnażania 2. Składowej różnicowania 3. Składowej przemieszczania komórki Piotr Rybiński

Dwa stany namnażania: 1. G0 – komórka odpoczywa 2. Stan replikacji – cykl (G1,S,G2,M) w którym przejścia są wyzwalane po ustalanym okresie czasu (wejście w cykl - 50 ms, G1 – 200 ms, S – 150 ms, G2 – 100 ms) Piotr Rybiński

Sukces namnażania następuje gdy spełnione są warunki: 1. Receptor -1 jest w stanie aktywnym 2. Komórka dochodzi w cyklu namnażania do fazy M 3. Jest dostępna wolna przestrzeń dla nowej instancji Piotr Rybiński

Składowa różnicowania określa 4 sekwencyjne etapy agenta: 1. Prekursor (aktywny jeden z regulatorów) 2. Wczesne różnicowanie (amplituda sygnału ligandu < 0,75) 3. Zróżnicowany (amplituda sygnału ligandu <0,5) 4. Specjalizowany Piotr Rybiński

Siatka 2D definiująca strukturę tkanki składa się z pól oznaczonych: 1. 0 – poza strukturą anatomiczną 2. 1 – wewnątrz struktury i wolna 3. Id komórki – wewnątrz struktury i zajęta Piotr Rybiński

Interakcja komórka – ligand jest symulowana przez sygnał który zanika wraz ze wzrostem odległości od źródła ligandu. Siła sygnału jest wyliczana wzorem: Piotr Rybiński

Zaprezentowany system ma 3 różne skale – w przyszłości może modułowo zostać rozszerzony na więcej Wyspecyfikowanie aktywności w skali poniżej molekularnej Dodanie wsparcia do wyzwalania decyzji przez kombinacje elementów stymulujących rozszerzając obecna implementacje. Piotr Rybiński