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Articles by Shayn M. Peirce in JoVE
JoVE General
大鼠肠系膜外化：调查涉及在血管生成细胞动力学模型
1Department of Biomedical Engineering, Tulane University, 2Department of Biomedical Engineering, University of Virginia, 3Center for Stem Cell Research and Regenerative Medicine, Tulane University
本文介绍了一种刺激的大鼠肠系膜血管生成的简单模型。该模型产生毛细血管发芽，血管面积和血管密度超过在组织允许EN面对整个微血管网络的可视化的单细胞水平的相对较短的时间当然急剧增加。
JoVE Clinical and Translational Medicine
小鼠Spinotrapezius模型来评估的影响小动脉结扎术，微血管功能与重塑
1Department of Biomedical Engineering, University of Virginia, 2Department of Biomedical Engineering, California Polytechnic State University, 3Office of Animal Welfare, University of Virginia, 4Department of Biomedical Engineering & Institute for Computational Medicine, Johns Hopkins University
我们展示了一种新的动脉导管结扎术模型在小鼠spinotrapezius的肌肉，包括一步一步的程序和所需的仪器的描述。我们描述了外科手术和相关结果的测量，使用活体和共聚焦显微镜的血管网重构和功能的血管扩张有关。
Other articles by Shayn M. Peirce on PubMed
自然和工程的组织中的血管大会。
分子胚胎学的到来和遗传模型系统的开发，已查明许多基因正常血管早期发展过程中形成的必要条件。这些基因包括可溶性效应器和其受体，以及组件的单元格路口和细胞基质相互作用的调解员。此外设立了体外模型系统 （二维和三维），以自分泌和旁分泌血管细胞和其祖细胞相互作用的研究。这些系统被组合起来研究转基因细胞解剖和定义特定的基因和基因家族的蜂窝角色的导演迁移、 增殖和分化为血管大会所需的行为。很明显的信号，包括遗传和环境、 复杂时空相互作用调节装配过程。实时成像技术和图像分析的发展将使我们能够进一步深入这一进程。血管生物学家、 生物医学工程师、 数学家和物理学家之间的协作努力将使我们能够了解体内的船只大会和装配扩增的船只之间的差距。
微血管重构： 跨越到 Arteriogenesis 血管生成复杂的统一体。
具体表现由环境刺激产生的血管重塑过程的复杂的统一体的血管，毛细血管和 arteriogenesis 的动脉。在一起，他们确定血管的大会和模式形成的综合控制。血管大会和图案形成是治疗血管担保的逐步缺血的器官和组织工程中的关键要素或器官发生的各种组织代用品。综合系统方法很有用来衡量体内血管大会的动态跨时间尺度从胚胎到成人，并向从细胞到整个网络，跨越空间尺度理解相互作用的多个单元格的复杂相互作用和信号传递分子。这需要的基因调控细胞相互作用的体内观察、 多尺度计算机模拟方法和工具。一个连续体，在各种组织中和在不同大小的血管，正确使用可以操纵协调多信号的刺激，血管重塑的新视图应打开新的治疗途径。
时空控制血管生成与动脉化使用 VEGF164 和血管紧张素-1 的重点应用程序。
微血管网络改变阵列，确定和反映组织重构中的功能的适应化修改。网络体系结构的变化是复杂和综合信号事件的结果。若要了解如何两种生长因子信号相互作用刺激血管和动脉化，我们通过使用组合的星火交付外源性生长因子工程空间定向的微血管格局变化体内。我们植入 microdelivery 珠含重组血管内皮生长因子-164 (VEGF(164)) 和重组促血管生成素-1 * （Ang 1 *) 到背皮下组织的完全麻醉男性菲舍尔 344 大鼠植入背包窗口分庭，和我们量化血管图案变化通过使用活体显微镜、 建筑的度量标准和免疫组化的组合。VEGF(164) 空间造成局灶性交付定向的总数和血管直径的密度增加 < 25 microm 微珠植入术后 7 天。增加到 14 天出保持了，但减少了 21 天的控制值。血管紧张素-1 的加法 * 将增加出保持这些的第 7 天到 21 天，诱导控制水平相媲美的船只订单比率和陪同的平滑肌 α-肌动蛋白抗体阳性船只长度密度的增加。我们取得空间控制通过使用信号刺激通过焦交付的外源性生长因子组合阵列在体内的变化，并结束该昂 1 * 管理随后对 VEGF(164) 刺激诱导血管增长，同时保持网络模式符合在场车辆控制刺激的情况下坚持的本机模式。
多细胞模拟预测微血管阵列和硅组织大会。
重塑微血管网络在哺乳动物中的生理适应性和治疗血运重建至关重要。在这些事件中重塑的生化和生物力学信号组合通过协调细胞增殖、 分化和迁移等行为。我们开发了一个元胞自动机 (CA) 计算模拟，集成了后生刺激、 分子信号和细胞行为预测微血管网络阵列事件。从已发表的实验数据获得的超过 50 规则控制独立的行为 （包括增殖、 分化和迁移） 的成千上万的相互作用的单元格和敷在其组织环境中的生长因子。从最初的网络模式，体内血管网络，模型预测突发阵列响应两个刺激： 1） 全网络改变血流动力学的机械应力和 2） 外源局灶性交付的血管生长因子。CA 模型预测相应增长，血管密度 (370 + /-29 毫米/mm3) 治疗外源性生长因子对体内 (480 + /-41 毫米/mm3) 和大约两个方面增加收缩血管长度在圆周壁应变，与体内的结果一致增加 10%后的 5-10 天后的 14 天。CA 模拟于是能够识别功能阵列模块能够定量预测船只网络重构中两个重要的表观遗传刺激的回应。
多细胞的计算机模拟的形态发生： Blastocoel 屋顶间伐和矩阵大会在爪蟾。
在非洲爪蟾胚胎 blastocoel 屋顶 (BCR)，epibolic 运动是由深细胞层径向插层和坐标传播上覆表面细胞层驱动的。径向插层 BCR 的外侧边距间伐要求纤维连接蛋白 (FN) 的生产和组装成纤维由 BCR 的内深细胞层。元胞自动机 (CA) 的计算机模型被为了在外包过程分析 BCR 细胞的空间和时间的动作。模拟参数定义基于已发布的数据和详细说明初始组织几何、 单元格数字、 单元格插层率和迁移率的独立结果。在设置系统参数还审议了关于鉴别细胞粘附和 FN 大会的假说。2 维模型模拟了预言，BCR 细化时间 4.8 h，接近完成的 gastrulation 体内所需的时间。此外，模型预测与相似，fibrillogenesis 在胚胎中的 FN 矩阵组装时间增加。模型外包，期间细胞重排的独立预测能力，并且在这里用于预测成功横向分散的单元格的修补程序植入 BCR 和增加 FN 矩阵后抑制作用的径向插层大会由 N-钙过量表达。
NG2 微血管沿血管周围细胞中的蛋白多糖的动脉/静脉表达差异： 标识特定于静脉的表型。
类似于其他血管周细胞标记，包括平滑肌 (SM) α-肌动蛋白、 结和血小板衍生生长因子-β-受体蛋白多糖 NG2 不是周特定细胞。因此，作为周细胞标记，尤其是在细胞研究沿袭，相比其他非特异性周细胞标记使用 NG2 需要了解的如何表达差异的空间内微血管网络。这项研究的目标是大鼠微血管网络内的船只沿 NG2 表达的特点和比较这 SM α-肌动蛋白表达。
沿微静脉长期过程微血管重塑 NG2 表达血管周围细胞。
最近作者所示，神经元-胶质细胞抗原 (NG2) 2 表示沿小动脉和毛细血管，但不是沿静止大鼠肠系膜微血管网络中的微静脉血管周围细胞。调查如何此蛋白多糖变化的空间分布，期间微血管重构，这项研究的目标贯穿了在成年大鼠肠系膜微血管网络正在积极重塑的 NG2 表达。
多单元格代理基于仿真的微血管循环炎性细胞贩运的动力学。
贩卖人口通过微循环和进入组织的白细胞是血管生成、 炎症、 免疫反应的核心。虽然文学的丰富与机械详细描述这些进程的分子调解员，信号事件与多单元格组织一级统一时空框架内的细胞行为的整合需要实现更充分的了解。与网络流量分析研究单核细胞归巢，我们开发了一个新颖的计算框架，结合基于 agent 的建模 （反导条约）。来自小鼠肌微血管网络体系结构被纳入反弹道导弹。在模拟单个代理代表是每个单独的单元格。网络流模型计算整个模拟微血管网络血流动力学参数 （血流量、 流体的剪应力和流体静压力）。这些被纳入反导影响单核细胞趋化因子/细胞因子浓度与网络过境。反过来，模拟单核细胞响应其本地的机械和生化环境和行为决策基于独立文学从派生的规则集。模拟的细胞行为引起突发白细胞轧制、 附着力和外渗。分子挖空模拟进行验证模型，和单核细胞粘附、 轧钢、 及外渗的预测显示与独立发布相应的鼠标研究好的协议。
沿成年大鼠微血管网络 EphB4 表达式： EphB4 比静脉的特定标记。
EphrinB2 和 EphB4 被视为标记的动脉/静脉身份在胚胎发育过程。然而，这些成人微血管网络中的动脉/静脉特定标记的表达模式仍不清楚。这项研究的目的是细胞 EphB4 表达在层次结构中的静态和重塑的成年大鼠肠系膜微血管网络分布的特点。
多单元格的基于代理的建模，以研究生物组织阵列与实验相结合。
基于代理的建模 （反导条约），也称为基于个人的建模 (IBM)，与对方和自己的本地环境预测更高级别应急模式是模拟的自主实体 （代理或单个单元格） 的相互作用的计算方法。文学派生规则集控制每个人代理人的行动。虽然这项技术已广泛应用于生态和社会科学，只是最近已应用在生物医学研究中。这项检讨的目的是提供反导导论，因为它被用来研究复杂多单元格的生物现象，强调耦合模型与实验工作的重要性和概述及其在生物医学研究中的应用和反导领域未来面临的挑战。我们强调的若干发布例子反弹道导弹，侧重于工作，结合了实验与反导分析和如何将这种配对产生新的理解。我们最后建议向前与此并行的办法。
非洲爪蟾形态发生的多尺度计算分析揭示了系统级行为的关键见解。
组织形态发生是一个复杂的过程，即组织结构组装由独立行事响应细胞内和细胞的细胞的聚合行为线索在其环境中。胚胎发育过程形态是特别重要的组织，进入组织细胞，虽然这一进程的关键管理事件的研究很孤立，一些重要的系统级问题仍然没有答案。这是由于，部分，缺少能跨越空间和时间尺度耦合的生物现象的综合工具。在这里，我们提出一个新的计算框架，结合多单元格行为在空间上异类的组织环境的上下文中的细胞内信号传递信息。
基于 Agent 的建模的多普勒雷达特征人骨进程期间发展。
发育生物学领域的主要挑战是要了解如何生物规模一个一级的机制 （即，单元格级别） 交互，以生成更高级别的 （即组织水平) 现象。这种挑战是特别相关的组织形态发生学的研究，将生成新的进程形成、 改造，或再生组织结构。形态发生产生的单个单元格与对方和自己的本地环境的空间和时间上-动态交互。计算模型已被合并与实验努力加速发现过程。基于代理的建模 （反导条约） 是一种可用于模型生物的单个单元格的集合，并计算它们的交互，生成应急组织水平结果的计算技术。最近，反弹道导弹已应用于各种发展的人骨形成过程的研究，这项检讨的目的是为了展示从追求多单体的反导办法可以预期的进步的类型，总结这些研究。我们还强调与反弹道导弹相关联的一些挑战，并建议战略，以克服它们。反弹道导弹的生态学的研究的应用，同时流行病学和社会科学有历史要长得多，我们建议反导条约适用的形态发生研究具有很大的实用程序，以及当台式试验与配对，反弹道导弹可以提供新的见解和直接的未来实验。
人体脂肪基质细胞功能绑定： 提取方法和缺氧的影响预处理。
人体脂肪基质细胞 (hASCs) 评价了他们的能力要绑定到逮捕的血管粘附及细胞外基质蛋白的体外 (坚决遵守) 生理流动条件下。hASCs 通过包含基板平行平板流动腔流介绍固定化型胶原、 纤维粘连蛋白、 E-选择素、 L-选择素、 P-选择素、 血管细胞粘附分子-1 (血管细胞黏附分子-1），或细胞间粘附分子-1 (细胞间粘附分子-1） 静态下与层流条件 (壁面切应力 = 1cm 质控）。hASCs 是能够坚定地坚持 ⅰ 型胶原、 纤维粘连蛋白、 血管细胞黏附分子-1 和基质细胞间粘附分子-1，但不是向任何素。低氧预处理增加 hASCs 孤立的吸脂术能够坚持血管细胞黏附分子-1 和细胞间粘附分子-1，但这种效果不是孤立的病变组织切除的单元格中。这些结果表明 hASCs 拥有能够坚持关键黏附蛋白，说明 hASC 收获的过程中的重要性，并建议归巢中与发炎或受伤组织的互动在哪里有必要设置的机制。
专题泊洛沙姆 188 可提高热损伤的大鼠肠系膜微血管的血液流动。
生成油泥和瘀的微血管变化迹象表明组织的热损伤。这项研究调查是否可以通过外用的泊洛沙姆 188 减少微血管的热损伤。大鼠肠系膜微血管热受伤，局部半透明的林格氏溶液 (管制) 或 5%泊洛沙姆-188 林格氏液 (实验) 中。(Ie，生成油泥和瘀) 作为正常或不正常微血管的特点是血流量。局部治疗与泊洛沙姆 188 减少毛细血管与异常血流的百分比从 62%至 23%。在微静脉，这种处理结果由 54%下降至 34%。这些结果表明，局部应用的泊洛沙姆 188 大大减少了由于热损伤的大鼠肠系膜微血管生成油泥和瘀的微血管变化。
IFATS 集合： 人体脂肪基质细胞在炎症微血管重塑和血管周围表型的证据中的作用。
越来越多的文献表明人体脂肪基质细胞 (hASCs) 拥有发育可塑性体外和体内，并可能表示治疗性血管生成和组织工程可行的细胞来源。我们调查其表型相似性到血管周围的单元格类型、 能够促进体内微血管重塑和调节血管稳定的能力。我们评估 hASC 表面表达的血管干/祖细胞标记物在试管里，以及和血小板衍生生长因子 B 链 (血小板衍生生长因子-BB) 和血管内皮生长因子 165 对体外 hASC 迁移的任何影响。以确定 hASCs 血管生成环境中的动物体内，hASCs 被孤立、 扩大文化、 用荧光标记，标记和注入被激发，接受微血管重塑的成人裸大鼠 mesenteries。十、 30、 60 天后注射，麻醉动物组织了收获和处理与免疫组化技术，以确定 hASC 数量、 位置的内皮细胞的表达与微血管，命运和血管周围细胞标记物。60 天后，29%的 hASCs 展出血管周围形貌相比注入人肺成纤维细胞的 11%。hASCs 参展血管周围形貌也表示标记的血管周细胞特征： 平滑肌 α-肌动蛋白 (10%) 和神经元-胶质细胞抗原 2 (8%)。体内治疗 hASCs 血管密度是极大地提高缺乏 hASCs 年龄匹配的控件。这项研究表明 hASCs 表示周细胞沿袭标记体内和体外、 展品移徙增加血小板衍生生长因子-BB 体外响应、 展品周围形态时注入体内，有助于增加微血管密度在血管生成过程通过迁移朝船只。在这篇文章的末尾找到潜在的利益冲突的披露。
小动脉重塑以下缺血性损伤从毛细管延伸到大型动脉的微循环。
骨骼肌血管经历 arteriogenesis 以恢复组织灌注和函数之后损失的血流量。这一过程表明，虽然最近的研究表明，这可能发生在微循环以及在大型船只后缺血，发生。我们测试了这缺血诱导微血管重塑的规模的 sub 35 妈妈直径小动脉毛细血管骨骼肌微循环的假说。
计算和数学建模的血管生成。
过去的两年中，大量的数学和计算模型已经要跨越这一复杂过程所涵盖的空间和时间尺度的血管生成的不同方面的研究。例如，已建立了模型，调查如何生长因子受体信号与血管内皮细胞增殖、 血管内皮细胞群体如何将装配到个别的船只，和肿瘤如何招聘的整个微血管网络植入。构成一个审慎的问题是："什么我们学到了从这些模型?"这次审查的目的，是要回答这个问题，因为它是属于正常生理发育、 肿瘤发生、 伤口愈合、 组织工程和设计的治疗策略的上下文中的血管生成。我们还提供一个框架，用于将血管生成模型解析成类别，根据类型的建模使用方法、 模拟、 空间和时间尺度和对模型的首要问题。最后，这项检讨介绍了一些简化战略和假设用于模型建筑、 讨论模型验证，并针对建模方法尚未解决的问题领域中的应用提出建议。
免疫系统的多细胞以规则为基础的计算建模的表征突现的特征。
免疫系统是由引起的表型的行为，有时是意外而彼此交互的大量组件组成。基于代理的建模 （反导条约） 和元胞自动机 (CA) 属于一类离散数学方法的自主实体检测本地信息和随时间根据逻辑规则行事。这种方法的威力在于出现的行为所产生的代理，否则就不可能事先知道它们之间的相互作用。最近的工作，探索免疫系统与反弹道导弹和 CA 表明免疫过程的新颖见解。在这里，我们汇总这些应用程序免疫学和特别是，反弹道导弹可以如何帮助制定可能进一步推动实验调查的疾病发病机制的假设。
基于代理的模型治疗脂肪源性基质细胞在缺血期间贩卖人口预测 P-选择素上卷的能力。
人体脂肪基质细胞 (hASCs) 静脉交付是有希望的选择治疗缺血。交货后，hASCs 驻留并在受伤的血管外空间依然存在表明以帮助恢复组织灌注和功能，虽然成立为法团的低利率目前限制安全和疗效的治疗方法。我们提出贩运通过微循环治疗 hASCs 更好地理解需要解决这一问题和选择性控制其自导 (器官和损伤的） 可能有可能针对寻过程中的瓶颈。这一进程，然而，会非常复杂，其中值得使用计算技术来加快速度的发现率。我们开发了一个多普勒雷达特征基于代理的模型 （反导条约） hASC 贩运期间急性骨骼肌缺血，基于以上 150 基于文献的规则在 Netlogo 和 MatLab 软件程序提起。硅，在单元格人口贩运现象出现粘附分子表达、 趋化因子分泌、 整合素亲和国家、 血流动力学和微血管网络体系结构之间的动态互动的结果。作为核查，模型合理地转载缺血的关键方面和贩卖人口的行为，包括增加壁面切应力，对损伤内皮，表示的关键细胞粘附分子的表达上调增加分泌炎性趋化因子和细胞因子，在选择素挖空，和循环滚动距离的单核细胞单核细胞外渗的量化水平。成功的反弹道导弹核查促使我们进行一系列的系统挖空在硅旨在确定调解 hASC 贩卖最关键的参数。模拟预测未知的选择素绑定分子必须实现 hASC 外渗，介导的 CD15s、 CD34、 CD62e、 CD62p、 或 CD65 hASC 表面表达任何滚动行为。体外实验证实了这一预测 ；亚群的 hASCs 慢慢滚固定化 P-选择素在速度上低至 2 microm/s。因此，我们的工作导致 hASC 生物学，都可能会有重要的治疗影响从根本上新的理解。
FTY720 促进微血管的本地网络的形成与再生颅骨缺损。
颅骨骨微环境包含设计再生战略时应考虑的治疗手法的独特祖一席之地。最近，我们集团表现出多能干细胞分离、 硬脑膜并展示扩大潜在和鲁棒成矿作用在体外可生物降解的构造上。在此研究中，我们的成效通过增强微血管网络增长和主机的 dura 祖到缺陷空间通过提供有针对性的对鞘氨醇 1-磷酸 (S1P) 受体的药物药理学贩运愈合关键尺寸颅骨缺损。我们证明该交付药理作用的受体激动剂 (S1P) 受体 S1P(1) 和 S1P(3) 大大增加骨长、 总微血管密度和血管平滑肌细胞投资对新生微血管内的缺陷空间。此外，体外增殖和迁移研究表明选择性激活的 S1P(3) 促进征聘和成骨细胞的祖细胞的生长，从脑膜脑膜。
人体脂肪基质细胞加速糖尿病伤口的愈合： 单元格的制定和执行的影响。
人体脂肪基质细胞 (陶瓷) 表明拥有的潜在疗效的各种设置，包括皮肤创面愈合 ；然而，它是未知是否再生此单元格类型的属性可以应用于糖尿病溃疡。从择期手术过程收集的陶瓷被用来治疗中瘦素受体缺陷 (db/db) 小鼠全创面。单元格交付了多细胞聚合或作为悬浮细胞来确定单元格的制定和执行方法对体内疗效及生物活性的影响。后与陶瓷作为多细胞聚合所拟订的治疗，糖尿病伤口经历的伤口闭合伤口治疗同等数量的交付中悬浮的陶瓷相比率显著增加。文化上清液和基因阵列分析表明陶瓷制定三维聚合产生更多的细胞外基质蛋白 （例如，C 韧、 胶原六 alpha3 和纤维连接蛋白），并且分泌相比单层培养的可溶性因素 (如肝细胞生长因子、 基质金属蛋白酶-2 和基质金属蛋白酶-14）。从这些结果中，很明显的细胞培养、 拟订和交付方法体外和体内生物学研究陶瓷有很大的影响。
慢性全身缺氧诱导生成血管生成和鼠标视网膜微血管重塑。
目前，了解甚少的成人视网膜微血管反应缺氧。若要测试的假设慢性全身缺氧诱导血管生成和微血管重塑的成年小鼠视网膜，成人每周 10 岁女性 C57Bl/6 小鼠受到 10 %o(2) 为 2 或 3 个星期。低氧暴露后视网膜被伐木、 整个装载，和免疫组化的处理。视网膜，沾满凝集素、 α-肌动蛋白抗体 anti-smooth 肌肉和抗 NG2 抗体进行可视化微血管网络和其细胞成分。共聚焦显微镜用来获取图像的肤浅的视网膜网络。图像分析来评估容器直径、 血管长度密度、 分支点密度，以及这些血管循环，生成血管生成的一个特点。2 和 3 周的低氧暴露导致小动脉和毛细血管 post-arteriole 直径显著增加 (p < 0.003）。3 周后的缺氧，血管长度密度和分支点密度有极大增加在暴露于低氧和缺氧控件与视网膜 (p < 0.001）。在缺氧暴露视网膜血管表面的视网膜网络中环路的数量是大得多 （p < 或 = 0.001)。我们的研究结果表明，第一次，作为慢性全身缺氧的成年小鼠视网膜血管适应组织水平机制生成血管生成和有助于我们对低氧诱导的血管生成的理解及微血管重塑的成人的动物。
在小鼠骨骼肌小动脉结扎后附带的毛细管动脉。
慢性和急性缺血性疾病外周动脉疾病、 冠心病、 脑卒中结果组织中损坏除非血流量是维持或及时恢复。不同品系小鼠从恢复动脉结扎 (通过增加侧支血流） 以不同的速度。我们量化微血管网络重构中不同小鼠品系，以更好地了解个体变异性小动脉结扎后的时空的格局。
规范 Wnt 信号抑制增加微血管大出血和成年大鼠微重塑。
Wnt 信号转导通路，大量的研究发展和癌症，最近卷入微血管生长发育和体外模型使用。到目前为止，然而，没有研究存在显示扰动经历体内生理重塑一个完整的微血管网络规范 Wnt 通路的影响。我们的目标是要调查规范 Wnt 抑制对成年大鼠的微血管重构的影响。
鞘氨醇 1-磷酸受体 1 和 3 的选择性激活促进本地微血管网络增长。
适当的空间和时间管制的微血管重塑对功能性血管网络，跨越不同的动脉、 静脉、 毛细血管，和侧支血管系统的形成至关重要。最近，我们集团已表现出持续的释放鞘氨醇 1-磷酸 (S1P) 的可生物降解聚合物促进微血管网络增长和小动脉扩张。在此研究中，我们采用 S1P 特定受体的化合物，以激活与对抗 S1P 受体澄清这些受体药理学诱导微血管网络增长促进最关键的不同组合。我们显示 S1P(1) 和 S1P(3) 受体协同行动加强通过增加功能长度密度、 小动脉直径扩大和增加血管中的分支的背皮褶窗口分庭模型功能网络形成。FTY720，S1P(1) 和 S1P(3)，烈性激活剂分别晋升长度密度 3 和 7 天后植入，增加了 107%和 153%。它也增加 3 和 7 天植入术后小动脉直径 60%和 85%。FTY720-刺激微静脉明显高于卸载聚 (D，L-乳酸-羟基酸) 中的分支。当植入小鼠 spinotrapezius 肌上，FTY720 刺激动脉性反应增加的曲折性和担保的微血管分支网络的特点。我们的研究结果表明受体 S1P(1) 和 S1P(3) 受体选择性激动 （如 FTY720） 在促进微血管组织工程应用程序的增长的有效性。
小八人类疾病相关的信号模块的系统分析。
我们使用相关的成瘾、 阿尔茨海默病、 癌症、 糖尿病、 艾滋病毒、 心脏疾病、 疟疾和结核病的八个新生成的模型，显示小 (4-25 种)，该系统分析界的蛋白信号模块迅速生成新的定量知识从发表的实验研究。例如，我们的模型显示肿瘤硬化复杂 (TSC) 抑制剂可能会比目前用来治疗癌症的雷帕霉素 (mTOR) 抑制剂更有效、 增加生产人类先天免疫反应蛋白 APOBEC3G，而不是针对艾滋病毒的病毒性传染因子 (Vif) 和如何过氧化物酶体增殖物激活受体 (PPARα) α 受体激动剂用于治疗血脂异常将最有效地刺激 PPARα 信号如果药物设计，增加激动剂 nucleoplasmic 浓度可更有效地阻止艾滋病毒感染而不是增加 PPARα 的激动剂结合亲和力。所有八个模块的系统级属性的比较分析表明，比例明显较高的浓度参数下降 15 个百分点灵敏度比亲和参数绑定排名顶部。主机网络在传染性疾病的模块，大大对毒力因子浓度参数与所有其他浓度参数相比更加敏感。这项工作的通知实验路线图为已知疾病的下一代支持未来使用这种方法。
容器元素 （RAVE） 快速分析： 生理、 病理的研究工具和肿瘤血管生成。
量化的微血管网络是结构的重要的一大批新兴的研究领域包括微血管重塑的缺血和药物治疗、 肿瘤血管生成和视网膜病变的回应。为了减轻测量分析师具体变化和确保测量代表血管网络的结构和形态的实际变化，被需要量化微血管网络体系结构的可靠和自动工具。此外，能够获取和处理大型数据集的分析工具将促进先进的计算分析和微血管生长和重构过程模拟和启用更高的吞吐量发现。为此，我们制作了一种自动和快速船只检测和定量系统使用 MATLAB 图形用户界面 (GUI)，大大减少了时间花在分析上，并极大地提高重复性。分析得出数值容器体积分数、 船只长度密度、 分形维度 (曲折性措施) 和半径的小鼠血管网络的措施。因为我们的 GUI 是开源向所有的可以轻松地将其修改为衡量非内皮细胞、 血管床、 灌注和二维分支角度量循环次数的百分比范围等参数。重要的是，GUI 是符合标准的荧光染色和成像的协议，但还实用程序分析 brightfield 血管图像，获得了，例如，在背皮褶分庭。手动测量的图像可在 20 分钟至 1 小时通常完成。在形成鲜明的对比，使用我们的 GUI，图像分析时间降低到 1 分钟左右。这大幅度减少分析时间加增加的重复性使宝贵的所有船只研究此工具尤其是那些需要快速、 可重复的结果，例如抗血管生成药物筛选。
对高血压患者动脉适应多尺度计算模型： 基于多单元格代理模型的验证。
基于代理的模型志愿者协会代表一种新的方法来研究和模拟蜂窝一级复杂机械化学生物反应。这种模式已用于多种模拟的脉管系统，包括血管和血管发生中的应急响应。虽然没有以前用于研究大型船只的适应化修改，我们提交 ABMs 将证明在这类研究时结合行之有效的连续体模型，形成多尺度模型的组织水平现象同样有用。不过，为了几个基于代理和连续体模型，是需要确保每个模型忠实地表示在相关范围内可用的最佳数据和基准条件下的模型之间的一致性。为此，我们描述的发展和反弹道导弹的机械刺激作用大的动脉内皮细胞与肌细胞响应验证。精制的规则集被提议基于广泛的文献检索，新的评分系统，用于分配规则和参数敏感性研究的信心。为了说明这些规则选择，以及取得的连续级模型的一致性的新方法的实用程序，我们在稳态和瞬态和持续增加的压力响应模拟鼠标主动脉的行为。模拟的响应取决于改变细胞生产的生物七个关键有丝分裂、 合成，和蛋白酶分子，这反过来又控制壁内细胞及细胞外基质的营业额。这些事件负责毛形态学变化的血管壁。这种新的反弹道导弹是显示要适当稳定恒久条件下，瞬时海拔血压，不区分大小写和响应增加校内墙应力的高血压。
确保在多尺度建模一致性： 实现链接基于代理和动脉适应连续体生物力学模型。
有必要制定多尺度模型的血管的修改，以了解组织水平表现的细胞水平的机制。基于连续体的生物力学模型非常适合与血液压力和流量变化有关的应激介导几何和属性，但用于描述基础 mechanobiological 进程就更是如此。基于代理的离散随机模型被适合为代表生物过程在细胞水平上，而不是描述组织级机械的更改。我们在座的新概念的办法，以便利的连续和基于代理的模式耦合。由于这两个组织和细胞水平数据从哪个一个派生的连续体模型本构关系和规则集的基于代理的模型中无处不在的限制，我们建议模型验证应执行一致性，所有尺度。也就是说，最初确定的从数据集表示不同尺度的多尺度模型参数应当完善，在可能的情况，以确保共同产出是一致。通过比较持续增加血压由连续预测模拟主动脉回应阐释了这种办法的潜在优势和基于代理的模型之前和之后实行一种遗传算法来客观地细化 16 界模型参数。我们表明基于一致性的参数细化不仅产生了所有尺度更趋于一致，它还产生了更接近于体内观测的预测。
缺氧文化和体内炎症环境影响人类脂肪和骨髓祖细胞周细胞特征的假设。
先前的研究显示这暴露于低氧体外环境增加分泌的 pro 血管生长因子由人体脂肪基质细胞 (hASCs) [曹 Y，et al，贝克 Biophys Res 共同 332： 370-379，2005 年 ；弘海乐，et al Reconstr 苏尔格 Plast 116: 1453年-1460年，2005 年 ；公园 BS，et al，生物医学 Res (东京) 31:27-34、 2010 年 ；拉斯穆森 JG，et al，包抄 13： 318-328、 2010 年 ；Rehman J，et al，流通 109: 1292年-第 1298年，2004 年]。以前，已经证明可以分化为周，期间体内血管生成促进微血管的稳定和维护 hASCs （阿莫斯 PJ，et al，干细胞 26： 2682年-2690，2008 年 ；Traktuev 做，et al，中国保监会 Res 102:77-85，2008年)。在此研究中，我们测试的假设可以增加血管感应和周细胞分化下跌与缺氧文化 hASCs 预处理和 hASCs 是类似于人体骨髓基质细胞 (hBMSCs) 在这些方面。我们的数据证实了以前的研究显示，hASCs： 1） 分泌血管生成蛋白质，上调后缺氧，在文化和 2） 迁移梯度的血小板衍生生长因子-BB 体外同时显示 48/80 所致的大鼠肠系膜血管生成模型的首次增加了 hASCs 和 hBMSCs 承担后注射血管周围表型的倾向的。此外，这两种类型的细胞在缺氧注射前文化结果在此模型中的炎症所致的血管生成的双相血管长度密度响应。对表型的成年祖细胞缺氧和炎症的影响影响治疗和基本的科学应用的单元格类型、 缺氧和炎症是自然和病理血管车厢体内的共同特点。
相互作用 VEGF 和可溶性 VEGF 受体浓度梯度的计算建模。
实验数据表明，可溶性血管内皮生长因子 (VEGF) 1 (可溶性-1） 受体调节 VEGF A.向发芽的血管提供的指导线索为了更好地划定可溶性 1 VEGF 信号转导中的作用，我们制订了实验基础的计算模型。这个模型描述了动态空间和运输的 VEGF，其绑定到外语教学-1 受体和 Flk-1 在小鼠胚胎干细胞模型的血管形态发生。模型表示单一血管的本地环境。我们模拟预测该血管分泌的可溶性 1 和增加本地可溶性 1 封存的 VEGF 在发芽表面上皮生长因子-Flk-1 水平下降的结果。此外，模型预测可溶性 1 分泌增加 VEGF-Flk-1 沿发芽曲面，这可能会改变方向提示的内皮细胞感知的相对渐变。我们还显示附近的相邻的豆芽可能会改变 VEGF 渐变、 VEGF 受体结合和豆芽生长的方向性。随着萌芽的距离减少，豆芽会朝不同方向的概率增加。这种模式是有用的工具，用于确定如何本地可溶性 1 和 VEGF 渐变有助于空间分布的 VEGF 受体结合，并可用于与实验数据一起探讨如何多细胞的相互作用和关系之间本地生长因子渐变驱动器血管生成。
发芽血管生成的实验和计算办法的集成。
我们总结一下最近的试验和计算研究，调查的发芽血管生成的分子和细胞机制。我们讨论如何实验工具已由提供详细的唯象描述和单元格级别的行为，以高质量的分子数据为基础的概念模型揭幕计算建模的新机会。我们使用最近的例子，显示如何新理解结果从弥补计算和实验的方法。
EphrinB2 反向衰减信号减少血管化区和前血管植绒形成的氧诱导的视网膜病变小鼠模型中。
EphB4 和 ephrinB2 已知的主要监管者的视网膜血管的发育，但由于其双向信号的能力，其在这一过程中的各个角色分工仍不清楚。为了更好地解剖出个人捐款、 增殖性视网膜病变小鼠减毒 ephrinB2 反向信号的模式进行了研究。它假设该皮 ephrinB2 反转信号调节缺氧诱导的毛细管萌芽、 以及病理的新生血管性塔夫斯产后视网膜微血管网络中形成。
