Ученые из России и США создали алгоритм для того, чтобы просчитывать электрические колебания в клетках сердца конкретных пациентов. Об этом пишет пресс-служба МФТИ со ссылкой на статью в журнале PLOS ONE.

"Кроме фундаментального интереса, у работы есть широкие практические перспективы: от использования пациент-специфических моделей в клинической практике до дизайна лекарств. Так, многие лекарственные препараты зачастую действуют на различные ионные каналы. Наши алгоритмы позволят предсказать эффект действия препарата на сердечные клетки", – рассказал один из авторов работы, заведующий лабораторией в МФТИ Роман Сюняев.

Клетки сердца человека могут одновременно и спонтанно вырабатывать электрические импульсы, и сокращаться, не требуя для этого постоянного потока команд от клеток нервной системы. Эти сигналы генерируют и распространяют так называемые клетки-водители, а кардиомиоциты – мышечные клетки – используют их для того, чтобы сокращаться и расслабляться в корректные моменты времени.

Из-за нарушений во взаимодействиях между этими клетками, а также из-за сбоев в передаче сигналов между ними в работе сердца могут появиться серьезные нарушения. Ученые достаточно долгое время пытаются выяснить, как возникают такие сбои, используя не только различные экспериментальные данные, но и компьютерные модели, которые детально имитируют работу сердца.

Компьютерное сердце

Подобные расчеты, как отмечают Сюняев и его коллеги, осложняются тем, что у разных пациентов набор ионных каналов в клетках сердца, которые связаны с появлением и передачей электрических импульсов, часто сильно отличается. Это связано как с болезнями, так и с генетическими особенностями каждого человека.

Поэтому для того, чтобы описать некоего усредненного человека, существующие "научные" компьютерные модели в медицинской практике использовать нельзя, так как они не учитывают подобных индивидуальных различий в работе ионных каналов. Российские и американские биологи и математики решили эту проблему, разработав сразу два подхода к моделированию электрической активности сердца.

Первый основан на эволюционных алгоритмах, которые анализируют записи электрической активности сердца пациента при разных нагрузках и используют их для того, чтобы постепенно создать точную модель работы этого органа.

Такой подход работает достаточно хорошо, но медленно. Кроме того, с его помощью нельзя получить однозначный результат. У второго подхода подобных недостатков нет. Он опирается на то, насколько активно различные гены, связанные с работой ионных каналов, действуют в клетках сердца пациентов.

Как надеются ученые, созданные ими алгоритмы будут полезны не только для изучения принципов работы сердца и проверки различных лекарств в лабораториях, но и для диагностики пациентов и подборе самых оптимальных методик их лечения.

По материалам сайта ТАСС