Текущий выпуск Номер 6, 2025 Том 17

Все выпуски

[ Switch to English ]

Математическое моделирование действия лазерного излучения ближнего ИК-спектра на раковые клетки

Тикунова К.В., Голышев Г.Г., Соколовский С.Г., Рафаилов Э.У., Гольцов А.Н.
 pdf (640K)

В последние десятилетия внедрение достижений биофотоники и квантовой электроники в медицинскую практику привело к развитию новых методов диагностики и терапии многих заболеваний. В области онкологии сегодня успешно применяется метод фотодинамической терапии (ФДТ) для лечения различных типов рака. Наряду с дальнейшим совершенствованием ФДТ в настоящее время ведутся исследования по разработке прямой лазерной терапии, при которой генерация молекул синглетного кислорода ($^{1}$О$_2^{}$) в раковых клетках происходит при действии лазерного излучения ближнего ИК-спектра (ЛИ БИК) с длиной волны $\lambda=1267$ нм без необходимости введения фотосенсибилизаторов в организм пациентов. С целью теоретического исследования прямого действия ЛИ БИК-спектра на раковые клетки и описания большого набора экспериментальных данных разработана математическая модель, включающая основные клеточные процессы, активируемые в раковых клетках при действии ЛИ и определяющие эффективность его цитотоксического действия на раковые клетки. В результате моделирования получена оценка скорости генерации $^{1}$О$_2^{}$ при ЛИ с $\lambda =1267$ нм и описана кинетика генерации вторичных молекул активных форм кислорода (АФК), деградация которых определяется действием учтенной в модели антиоксидантной системы защиты клетки. Показано, что при действии лазерного излучения индуцируются процессы перекисного окисления липидов, приводящие к повреждению клеточных мембран и гибели клеток путем ферроптоза. В результате моделирования установлено, что каскад свободнорадикальных и ферментативных реакций трансформации и накопления АФК приводит к пролонгированному ответу раковых клеток шейки матки на действие лазерного излучения с $\lambda=1267$ нм, в течение которого в раковых клетках развивается окислительный стресс, вызывающий их гибель в результате апоптоза и ферроптоза.

Ключевые слова: биофотоника, лазерная терапия, онкология, компьютерное моделирование, синглетный кислород, активные формы кислорода
Цитата: Тикунова К.В., Голышев Г.Г., Соколовский С.Г., Рафаилов Э.У., Гольцов А.Н. Математическое моделирование действия лазерного излучения ближнего ИК-спектра на раковые клетки // Компьютерные исследования и моделирование, 2025, т. 17, № 6, с. 1205-1218
Citation in English: Tikunova K.V., Golyshev G.G., Sokolovski S.G., Rafailov E.U., Goltsov A.N. Mathematical modeling of near-infrared laser irradiation effects on cancer cells // Computer Research and Modeling, 2025, vol. 17, no. 6, pp. 1205-1218
DOI: 10.20537/2076-7633-2025-17-6-1205-1218
URL: http://crm.ics.org.ru/journal/article/3674/
Creative Commons License Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.

Copyright © 2025 Тикунова К.В., Голышев Г.Г., Соколовский С.Г., Рафаилов Э.У., Гольцов А.Н.

Журнал индексируется в Scopus

Полнотекстовая версия журнала доступна также на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU

Журнал входит в систему  Российского индекса научного цитирования.

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Международная Междисциплинарная Конференция "Математика. Компьютер. Образование"

Международная Междисциплинарная Конференция МАТЕМАТИКА. КОМПЬЮТЕР. ОБРАЗОВАНИЕ.

Website Copyright © 2009–2025 Институт компьютерных исследований