A Duke Egyetem biomedikális mérnökei továbbfejlesztették az egyéni ráksejtek teljes emberi testen belüli nagytávolságú mozgását szimuláló számítási modellt. Az „adaptív fizikai megközelítés” (APR) nevű megközelítés részletesen rögzíti a sejtek interakcióit és a sejtpályára gyakorolt hatásukat, felbecsülhetetlen értékű betekintést nyújtva a metasztatikus (áttétet okozó) ráksejtek „utazásaiba.”

A véráramunkban lévő ráksejteket befolyásolják a közeli vörösvérsejtek körüli mozgásuk és más sejtek közötti interakciók. Az összes vörösvérsejt szimulálása viszont lehetetlen, ezért a kutatóknak ki kellett találniuk valamit a számítási korlátok kezelésére.

A rákos sejtek test erein keresztüli haladásának dinamikáját megfejteni változatlanul bonyolult és komplex kérdés, egyben kulcsfontosságú is a korai felismerés és a lehetséges kezelés szempontjából. Mivel élő személyekben nem lehet megfigyelni ezeket a folyamatokat, a ráksejtek dinamikájának szimulálásához fejlett számítási modellek szükségesek.

A Duke Egyetem kutatói ilyeneken dolgoznak. Méretezhető HARVEY modelljüket úgy tervezték, hogy a világ legfejlettebb szuperszámítógépein működjön.

Csakhogy a szuperszámítógépeknek is megvannak a korlátjaik. Egyetlen ráksejt pályájának kiszámításához a modelleknek rögzíteniük kell a környező vörösvérsejtekkel folytatott interakciókat. Az emberi testben pedig kb. 25 billió vörösvérsejt és öt liter vér van. Egy mai csúcs-szuperszámítógéppel csak az egyszázalékuk jeleníthető meg sejtméretű felbontásban, és még így is többszázezer vörösvérsejtet tartalmaz.

A problémát új megközelítéssel próbálták megoldani. Továbbfejlesztettek egy meglévő algoritmust, beletáplálták a vörösvérsejtek interakcióit, az APR-rel pedig az érintett sejt mozgásának követésére alkalmas keretet dolgoztak ki, mintha egy játékhajó áramlaton lefelé történő útját utánozták volna. A legegyszerűbb megközelítés a teljes vízi út szimulálása lenne elejétől a végéig. Ebben az esetben a számítási erőforrások nagy részét viszont, praktikusnak egyáltalán nem nevezhető módon, a hajótól távoli fizikai jelenségek rögzítésére használnák.

Sokkal hasznosabb, ha a hajóhoz közeli területet a lehető legpontosabban modellezik, míg a többit kisebb felbontásban. Jóval hatékonyabb és pontosabb szimuláció az eredmény.

A Duke Egyetem szimulációjával megváltozhat a rákkutatás. Jelenleg a modellező szoftvert újabb funkciókkal bővítik, és bizakodnak, hogy az APR hozzájárul a sejtszintű modellezés demokratizálásához, hogy az ezzel foglalkozók a világ legnagyobb szuperszámítógépeihez való hozzáférés nélkül is tudják tanulmányozni a rák dinamikáját.