Biomedicina

Konferencija polaznika srednjoškolskih programa Istraživačke stanice Petnica "Korak u nauku"


Klasifikacija histopatoloških slika tumora dojke korišćenjem mašinskog učenja

Milica Medić (2001)
učenica 3. razreda Zrenjaninske gimnazije, Zrenjanin

Mentorstvo:
Luka Velimirov, student osnovnih studija, Biološki fakultet Univerziteta u Beogradu
Iva Veljković, studentkinja osnovnih studija, Elektrotehnički fakultet Univerziteta u Beogradu

U 21. veku, mašinsko učenje privuklo je veliku pažnju svih naučnih disciplina. Ono je pronašlo svoj udeo i u medicinskim naukama, posebno u obradi slika i zvuka. Histopatološka analiza i dalje predstavlja glavnu metodu u prepoznavanju i dijagnozi raka. Ovaj rad skreće pažnju na upotrebu mašinskog učenja i veštačke inteligencije (AI) u oblastima patološke analize, u cilju redukovanja broja grešaka prilikom dijagnoze, koje mogu dovesti do fatalnih ishoda. Arhitektura softvera je zasnovana na primeru više modela koji klasifikuju histopatološke slike različitih tipova tumor, a kao baza podataka uzeta je velika, javno objavljena BreakHis baza obeleženih tipova tumora dojke. Ova baza već je korišćena u modelu za klasifikaciju slika tumora na maligne i benigne, od kog se ovaj softver razlikuje po dodatku još dve mreže za klasifikaciju na podtipove malignog i benignog tumora. Sva tri programa sačinjena su od konvolucionih neurlnih mreža (CNNs), specijalizovaih za rad na slikama, koje su istrenirane u 60 epoha. Slike su prethodno obrađene posebnim programima i na taj način pripremljene za obradu. Preciznost klasifikacije ovog softvera približno je jednaka preciznostima poznatih modela na kojima se on zasniva, a ona može biti povećana daljim prilagođavanjem atributa ovom tipu tumora. Program je uprošćen i lak za razumevanje, samim tim i pristupačniji korisnicima kojima je ova oblast manje poznata. Kodovi za obradu slika, kao i obrađena baza podataka dostupni su na GitHub-u zajedno sa kodovima za klasifikaciju tumora.


Uticaj derivata piperazina na aktivnost acetilholinesteraze T i H tipa ispitivan docking i eksperimentalnom analizom

Anđela Petrović (2000)
učenica 4. razreda XIII beogradske gimnazije, Beograd

Mentorstvo:
Nikola Mitović, student osnovnih studija, Medicinski fakultet Univerziteta u Beogradu
Katarina Tomić, studentkinja osnovnih studija, Hemijski fakultet Univerziteta u Beogradu
Ivona Biočanin, studentkinja osnovnih studija, Biološki fakultet Univerziteta u Beogradu

Acetilholinesteraza je enzim koji katališe reakciju hidrolize neurotransmitera acetilholina na acetat i holin. Kod velike grupe oboljenja koje u osnovi imaju poremećaj u normalnom funkcionisanju sinapse dolazi do smanjene neurotransmisije posredovane acetilholinom, te je potrebno inhibicijom acetilholinesteraze omogućiti dužu stimulaciju receptora. U ovom radu ispitivan je uticaj šest derivata piperazina, strukturno sličnih poznatim inhibitorima, na aktivnost acetilholinesteraze T i H tipa. Piperazin i pojedini njegovi derivati koriste se kao prekursori u sintezi nekih poznatih inhibitora, te je poznavanje njihovih uticaja na aktivnost enzima od velikog značaja za optimizaciju i pojednostavljanje sinteze. Molekulskim dockingom pretpostavljena je jačina i mesto vezivanja derivata za acetilholinesterazu, kao i vrste interakcija derivata sa okolnim aminokiselinama. Eksperimentalni rezultati potvrdili su docking analizu, po kojoj derivat 2 smanjuje aktivnost acetilholinesteraze za više od 80%. Ispitivan je i uticaj različitih funkcionalnih grupa i dužine niza na aktivnost enzima i upoređena je aktivnost acetilholinesteraze T i H tipa koje se razlikuju po modifikacijama nastalim alternativnim splajsovanjem kao i po biološkoj ulozi u organizmu . Povezivanjem dobijenih rezultata sa poznatim protokolima sinteza, kao i daljim ispitivanjima derivata 2, moguće je razvijati novi pristup u lečenju velike grupe bolesti kao i razvijati i poboljšavati terapiju za iste.


Bioinformatička i eksperimentalna evaluacija potencijalnog inhbitora α-glukozidaze

Тija Milutinović (2000)
učenica 4. razreda Prva beogradska gimnazija, Beograd

Mentorstvo:
Nemanja Stanojević, student osnovnih studija, Medicinski fakultet Univerziteta u Beogradu
Mihajlo Filep, student master studija, Hemijski fakultet Univerziteta u Beogradu

α-glukozidaza je enzim koji katalizuje hidrolizu neredukujuće terminalne α-1,4-glikozidne veze kako u intracelularnoj tako i u ekstracelularnoj sredini. Inhibitori α-glukozidaze koriste se u oralnoj terapiji hroničnog metaboličkog oboljenja Diabetes mellitus tip 2. Usled neželjenih efekata komercijalnih antidijabetika ispituju se novi inhibitori α-glukozidaze. Piridoksin i njegovi derivati pokazuju veći inhibitorni efekat u odnosu na komercijalni terapeutik akarbozu. Cilj ovog rada bio je ispitati da li novosintetisani derivat piridoksina sa palmitinskom kiselinom ima inhibitorno dejstvo prema α-glukozidazi, te izvršiti biološku evaluaciju na model sistemu kancerskih ćelija i ex vivo svinjskom crevnom modelu. Bioinformatička Docking analiza pokazala je vezivanje piridoksin-monopalmitata za aminokiseline aktivnog centra intracelularne i ekstracelulatne α-glukozidaze. Eksperimentalnim metodama inhibitorni efekat piridoksin-monopalmitata nije utvrđen.


Uticaj metabolita probiotskih bakterija na ćelije humanog adenokarcinoma bazalnih epitelnih ćelija

Isidora Alempijević (2001)
učenica 4. razreda XIV beogradske gimnazije, Beograd

Mentorstvo:
Stefan Maksimović, student osnovnih studija, Medicinski fakultet Univerziteta u Beogradu

Nekoliko korisnih efekata pripisano je probiotičkim bakterijama koje proivode mlečnu kiselinu (LAB). Utvrđeno je da su sojevi Lactobacillus spp. deluju antiproliferativno na različite ćelijske linije kancera, uključujući kancer debelog creva. Uticaj bakterija mlečne kiseline na kancer debelog creva može da varira od soja do soja i postoji potreba da se pronađu novi probiotički sojevi sa svojstvima tumor supresora putem in vitro studija. Ovim radom je testiran uticaj metabolita crevne mikrobiote na vijabilitet ćelija adenokarcinoma bazalnih epitelnih ćelija. Vijabilitet ćelija je testiran uz pomoć MTT eseja. Rezultati pokazuju da je rast kancerskih ćelija najuspešnije inhibiran tretmanom cell-free supernatant-bioreaktora bakterija Lactobacillus spp. i E.coli, kao i samog Lactobacillus spp. Isto tako, kombinacija buterne kiseline koncentracije 50 mM i mlečne kiseline u koncentracijama od 13,7 M 137 mM, pokazale su značajnu inhibiciju rasta kancerskih ćelija u odnosu na kontrolu, što nije bio slučaj sa pojedinačnim tretmanima ovih kiselina. S obzirom da je cell-free supernatant ovih biorektaroa pokazao efekat i na bakteriji Enterobacter faecalis, dovode se u pitanje i dejstva bakteriocina pored ostalih metabolita ovih bakterija. Samim tim, utvrđeno je da soj Lactobacillus spp. kao i kombinacija različitih koncentracija buterne i mlečne kiseline, koji su njeni najzastupljeniji metaboliti, zapravo imaju antikancerogeno dejstvo, ali takođe mogu imati i proliferativno dejstvo na kancerske ćelije u određenim kombinacijama. Crevna mikrobiota je kompleksma zajednica mikroorganizama, stoga posle testiranja samo jednog soja i interakcije dva različita soja sa njihovim metabolitima, ne možemo sa sigurnošću da tvrdimo njen uticaj na kolorektalni karcinom, tako da su potrebna dalja ispitivanja.


In silico traženje leka za HPV-11

Emilija Milijić (2000)
učenica 4. razreda Medicinske škole "Dr Milenko Hadžić", Niš

Mentorstvo:
Luka Velimirov, student osnovnih studija, Biološki fakultet Univerzitet u Beogradu

Podtipovi humanog papiloma virusa HPV-6 i HPV-11 predstavljaju značajan uzrok rekurentne respiratorne papilomatoze i genitalnih kondiloma. Pored toga, podtipovi HPV-6 i HPV-11 se povezuju i sa otorinolaringološkim malignitetima, karcinomom pluća, tonzila, larinksa i niskogradnim cervikalnim lezijama. Uzimajući u obzir medicinski značaj HPV-a, ovo istraživanje je posvećeno virtuelnom screening-u potencijalnih lekova HPV-a tipa 11 kroz molekularni docking i trening rekurentne neuralne mreže (RNN). Target receptor molekularnog docking-a jeste transaktivacioni domen (TAD) E2 proteina HPV-a tipa 11, konkretnije aminokiseline Glu-39 i Glu-100. E1 protein sadrži enzim helikazu koja je ključni faktor formiranja replikacione viljuške i on je taj koji prepoznaje DNK virusnog porekla. E2 protein regrutuje E1 do jedra ćelije domaćina gde će se replikacija odviti. Ukoliko bi ligand ostvario stabilnu vezu sa E2 proteinom, E1-E2 kompleks ne bi bio nagrađen i time bi se sprečila čitava replikacija virusnog genoma. Baza potencijalnih liganada (4838 malih molekula sa ChEMBL-a) prošla je kroz molekularni docking u programu AutoDock Vina na Linux klasteru. Od 4838 malih molekula, 79 je ostvarilo visok docking score što je perspektivno za eventualnu de novo sintezu leka i samim tim smanjenje incidence HPV-a tipa 11.


Poređenje fotokatalizatora Fe/TiO2 i BiOBr kao potencijalnih prečišćivača vode od bakterija i njihovog uticaja na razviće embriona Danio rerio

Ilija Anđelković (2001)
učenik 3. razred Požarevačke gimnazije, Požarevac

Mentorstvo:
Ivona Biočanin, studentkinja osnovnih studija, Biološki fakultet Univerziteta u Beogradu
Mihajlo Stašuk, student osnovnih studija, Biološki fakultet Univerziteta u Beogradu
Tamara Lujić, student master studija, Hemijski fakultet Univerziteta u Beogradu

Fotokatalizatori su materijali koji u vodenoj sredini, apsorpcijom elektromagnetnog zračenja, produkuju slobodne radikale. Slobodni radikali su visoko reaktivne čestice, za koje je poznato da imaju širok spektar bioloških aktivnosti. Zahvaljujući svojim hemijskim osobinama, otkrivena je i primena fotokatalizatora kao potencijalnih sredstava u tehnologiji prečišćavanja vode. Naime, TiO2 je fotokatalizator koji se već primenjuje u svrhu prečišćavanja vode od mikroorganizama i organskih kontaminanata. TiO2 apsorbuje elektromagnetno zračenje iz ultraljubičastog dela spektra, međutim njegovom modifikacijom gvožđem se postiže apsorpcija i iz vidljivog dela spektra elektromagnetnog zračenja. Cilj ovog rada je upoređivanje Fe/TiO2 i još jednog fotokatalizatora, BiOBr, kao antimikrobnih agensa na kulturama E. coli uz pomoć vidljivog dela spektra. Takođe, upoređena je toksičnost ovih materijala po embrione Danio rerio. Fotokatalizator, BiOBr je pokazao efikasniji antimikrobni efekat od Fe/TiO2 na koncentraciji od 0.125g/dm3, dok su testovi toksičnosti pokazali da je BiOBr manje toksičan u odnosu na Fe/TiO2. Iz ovih rezultata se može zaključiti da BiOBr ima potencijal u tehnologiji prečišćavanja voda, međutim neophodna su dalja toksikološka ispitivanja.


Rukovodilac programa: Zorica Sofilj

WordPress Appliance - Powered by TurnKey Linux