mycourses .ntua.gr
Πολυκλιμακωτή Προσομοίωση της Ασθένειας του Καρκίνου και Ιn Silico Ιατρική

Γενικά στοιχεία

 

Περιγραφή

Αντικείμενο του μαθήματος είναι οι μαθηματικές και υπολογιστικές μέθοδοι, οι τεχνολογίες πληροφορίας, τα ολοκληρωμένα τεχνολογικά συστήματα (π.χ. ψηφιακά δίδυμα) και οι μέθοδοι κλινικής οδήγησης και επιβεβαίωσης της αξιοπιστίας τους που αποσκοπούν στην πολυκλιμακωτή (multiscale) και πρωτίστως μηχανιστική προσομοίωση ασθενειών καθώς και της απόκρισής τους σε θεραπευτικές στρατηγικές και θεραπευτικά σχήματα εντός του πραγματικού κλινικού περιβάλλοντος. Ο καρκίνος έχει επιλεγεί ως το κατεξοχήν διδακτικό παράδειγμα ασθένειας η οποία εκφράζεται ιδιαίτερα έντονα σε όλες τις χωροχρονικές κλίμακες της βιοπολυπλοκότητας. Οι πλείστες από τις διδασκόμενες μεθόδους της In "Silico Ογκολογίας" έχουν ήδη βρει εφαρμογές ή είναι επεκτάσιμες σε πλήθος άλλων ασθενειών. Πέραν των μεθόδων της In Silico Ογκολογίας, διδάσκονται και μέθοδοι άλλων εικονικών (in silico) ειδικοτήτων της In Silico Ιατρικής (https://en.wikipedia.org/wiki/In_silico_medicine). Η πολυκλιμακωτή προσομοίωση των ασθενειών και των αποκρίσεών τους σε θεραπευτικές επεμβάσεις συνιστά  κεντρικό πυρήνα της νέας επιστημονικής, τεχνολογικής και προοδευτικά κλινικής περιοχής της In Silico Ιατρικής. Η πολυκλιμακωτή προσομοίωση συχνά συνδυάζεται με την τεχνητή νοημοσύνη (π.χ. μηχανική μάθηση) ή/και τη βιοστατιστική ώστε να αντιμετωπίζονται ικανοποιητικά πολλά πρακτικά προβλήματα της Ιn Silico Ιατρικής που χαρακτηρίζονται από ιδιαίτερα έντονη πολυπλοκότητα.

Η In Silico Iατρική, μέσω της επαναδιατύπωσης της Ιατρικής ως αυστηρά αναλυτικής μαθηματικής επιστήμης και υπολογιστικής τεχνολογίας, αποσκοπεί στο βέλτιστο εξατομικευμένο σχεδιασμό της θεραπευτικής στρατηγικής ανά ασθενή αλλά και στη διεξαγωγή κλινικών δοκιμών (clinical trials) in silico (δηλ.στον υπολογιστή). Οι στόχοι αυτοί επιτυγχάνονται μέσω της δυνατότητας για εκτέλεση αξιόπιστων εικονικών κλινικών πειραμάτων στον υπολογιστή. Για το σκοπό αυτό αξιοποιούνται συγχρόνως πλείστα όσα πολυκλιμακωτά δεδομένα του ασθενούς (απεικονιστικά, ιστοπαθολογικά, μοριακά, κλινικά, λειτουργικά κτλ.) μέσω κατάλληλων κλινικά επιβεβαιωμένων πολυκλιμακωτών μοντέλων ασθενειών. Η In Silico Ιατρική εντάσσεται στην ευρύτερη κλινική έρευνα και την κλινική πρακτική και κατά συνέπεια τελεί υπό τις αρχές των τελευταίων.

Σημειώνεται ότι οι εργασίες κριτικής  βιβλιογραφικής ανασκόπησης ή εναλλακτικά η ανάπτυξη υπολογιστικού κώδικα που εκπονούνται από τους σπουδαστές στα πλαίσια του μαθήματος, καλύπτουν όλο το φάσμα  των  "εικονικών (in silico)  ειδικοτήτων" της Ιατρικής. Eπίσης καλύπτουν και τους τρεις βασικούς πυλώνες της In Silico Ιατρικής, ήτοι την Πολυκλιμακωτή (Μηχανιστική) Προσομοίωση, την Τεχνητή Νοημοσύνη (π.χ. Μηχανική Μάθηση) και τη Βιοστατιστική, καθώς επίσης και όλους τους συνδυασμούς τους. Eδώ υιοθετείται η συμβατική κατηγοριοποίηση κατά την οποία η μηχανική μάθηση αποτελεί μέρος της τεχνητής νοημοσύνης  (π.χ. δες Wikipedia λήμμα "Αrtificial Intelligence").

Πρόσθετα εισαγωγικά στοιχεία 

1. Μια επικαιροποιημένη δισέλιδη εισαγωγή στην Ιn Silico Ιατρική τόσο για τον ειδικό όσο και για το μη ειδικό έχει δημοσιευτεί πρόσφατα, υπό τη μορφή συνέντευξης του διδάσκοντος το μάθημα, στη διμηνιαία εφημερίδα του Εθνικού Μετσοβίου Πολυτεχνείου (ΕΜΠ) ΠΡΟΜΗΘΕΑΣ (Tεύχος 15, Μάϊος - Ιούνιος 2020, σελ. 14-15):  

https://www.ntua.gr/images/promitheas/PROMITHEAS_T15.pdf

2. Πλούσιο υλικό για τις δραστηριότητες στην In Silico Ιατρική της διεθνώς πρωτοπόρου Ερευνητικής Ομάδας για την In Silico Ογκολογία και την In Silico Iατρική του Ερευνητικού Πανεπιστημιακού Ινστιτούτου Συστημάτων Επικοινωνιών και Υπολογιστών (ΕΠΙΣΕΥ) και της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών (ΣΗΜΜΥ) του ΕΜΠ (In Silico Oncology and In Silico Medicine Group, ISO&ISM_G) βρίσκεται στον ιστότοπο της ομάδας:

https://www.in-silico-oncology.iccs.ntua.gr/

3. Σημειώνεται ότι το παρόν μάθημα είναι το πρώτο διεθνώς μεταπτυχιακό μάθημα που είναι αφιερωμένο στη νέα και πολλά υποσχόμενη περιοχή της In Silico Ιατρικής (Υπολογιστικής Ιατρικής). Σχετική ανακοίνωση στους ενημερωτικούς διαύλους του διεθνούς Ινστιτούτου για την Εικονική Φυσιολογία του Ανθρώπου (Virtual Physiological Human Institute, VPHi) αναφέρει μεταξύ άλλων για το συγκεκριμένο μάθημα, που πρωτοδιαμορφώθηκε και ξεκίνησε στη ΣΗΜΜΥ, ΕΜΠ το 2014: «MSCM & ISM (i.e.Multiscale Cancer Modelling and In Silico Medicine) will be the first postgraduate subject specifically dedicated to in silico medicine. This is a really positive sign for the VPH community that reinforces the increasing importance of computer simulation in medical research. The subject has been proposed by Research Professor Georgios Stamatakos, ICCS-NTUA, a very active VPH member and coordinator of the running VPH project CHIC “Computational Horizons In Cancer” (http://chic-vph.eu/ 

https://www.vph-institute.org/news/new-postgraduate-subject-on-multiscale-cancer-modelling-and-in-silico-medicine-mscm-ism.html 

4. Μια σύντομη ιστορική αναδρομή στη διαμόρφωση και στην εισαγωγή του μαθήματος στη ΣΗΜΜΥ, ΕΜΠ κατά το 2014 δίνεται μέσω του ακόλουθου συνδέσμου:

Σύντομη ιστορική αναδρομή στη δημιουργία και εισαγωγή του μαθήματος 705 στη ΣΗΜΜΥ-ΕΜΠ (Σύνδεσμος)

 

Ύλη

Ι. Το βασικό υλικό που βρίσκεται στην πλατφόρμα mycourses.ntua.gr 

Για πρόσβαση στο υλικό του μαθήματος επιλέξτε το εικονικό πλήκτρο "Εργαλεία" που βρίσκεται πάνω αριστερά στην ιστοσελίδα του μαθήματος και μετά επιλέξτε ¨Εγγραφα".

Tα μέρη που συναπαρτίζουν την ύλη (κύρια και βοηθητική) του μαθήματος είναι τα εξής:

Α.  Το βασικό/κεντρκό μέρος των παραδόσεων, των οποίων οι σημειώσεις-διαφάνειες βρίσκονται στο χώρο "Εργαλεία", υποχώρος "Εγγραφα", αρχείo "01": 

01_ΠΠΚΙSΙ_-705-_ΜΕΤΑΠΤ_ΣΗΜΜΥ_ΕΜΠ_ΟΛΕΣ_ΟΙ_ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ_ΤΕΤΑΡΤΗ_ΕΚΔΟΣΗ_ΓΣΣ_2020_NOE_20_Τ_18_53_EST.pdf

με τη σύντομη περιγραφή: "Ολες οι διαφάνειες των διαλέξεων του μαθήματος 705 (εκτός των ασκήσεων και ενδεικτικών θεμάτων εργασιών). Αποτελούν τον κορμό του μαθήματος. Τελευταία επικαιροποίηση με πρόσθετα εποπτικά διαγράμματα και σχήματα κατανόησης: 20 Νοεμβριου 2020, 18:53 EΕT." Πυρήνας των εν λόγω σημειώσεων είναι το διεθνές βιβλίο με τίτλο  "Multiscale Cancer Modeling" με επιστημονικούς συνεκδότες τους T. Deisboeck, MD, Associate Professor οf Medicine, Harvard Medical School and G.Stamatakos, PhD, Research Professor, ICCS, National Technical University of Athens (2010/2011 CRC Press). To εν λόγω  βιβλίο είναι προσβάσιμο στο

02_BOOK_Deisboeck_and_Stamatakos_Eds_Multiscale_Cancer_Modeling_CRC_PRESS_BOCA_RATON_FLA_USA_2010-2011.pdf

B. To βοηθητικό/υποστηρικτικό  μέρος και το μέρος προαιρετικής εμβάθυνσης τα οποία περιλαμβάνουν τα αρχεία "02" έως "14",  "18" και  "19" στον υποχώρο "Eγγραφα" του χώρου "Εργαλεία". 

Γ. Οι ενδεικτικοί παλαιοί τίτλοι εργασιών (αρχείο "15" στον υποχώρο "Εγγραφα" του χώρου "Εργαλεία") για την έγκαιρη ενημέρωση των σπουδαστών επί της μορφής των νέων τίτλων των εργασιών του μαθήματος

15_PROJECT-TITLES_MSCM&ISM_705_G_STAMATAKOS_2019_DEC_09_T_12_20_EET.pdf

(οι προτεινόμενοι νέοι τίτλοι εργασιών  δίνονται  συνήθως το Δεκέμβριο κάθε χειμερινού εξαμήνου οπότε και διδάσκεται το μάθημα). 

Δ.  Οι ενδεικτικές ασκήσεις με λύσεις ή υποδείξεις για τη λύση τους για την εμπέδωση της ύλης και για την προετοιμασία της γραπτής εξέτασης του μαθήματος (Αρχείο "16" στον υποχώρο "Εγγραφα" του χώρου "Εργαλεία") με τίτλο: 

16_COURSE_705_PROBLEMS_WITH_ANSWERS_AND_WHITE_BOARD_NOTES_2021_FEB_18_Τ_21_48.pdf

Ε. Τα ενδεικτικά παλαιά θέματα  της γραπτής εξέτασης της 8ης Φεβρουαρίου 2019 (Αρχείο "17" στον υποχώρο "Εγγραφα" του χώρου "Εργαλεία") με τίτλο:

17_MET_MATHIMA_705_THEMATA_EXETASEON_GS_2019_FEB_08_AS_OF_2019_JAN_25_T_09_49_EET.pdf

Πλοηγούμενοι στις "Ανακοινώσεις",  που είναι προσβάσιμες επίσης μέσω του εικονικού πλήκτρου ¨Εργαλεία", μπορείτε να  συλλέξετε ποικίλες πρόσθετες πληροφορίες για το μάθημα και να αποκτήσετε μια  πρώτη αίσθηση της χρονικής εξέλιξης (χρονοσειράς) της διδασκαλίας του σε ένα ακαδημαϊκό εξάμηνο.

Πλοηγούμενοι στο "Πρόγραμμα", που είναι και αυτό προσβάσιμο μέσω του εικονικού πλήκτρου ¨Εργαλεία", μπορείτε να  δείτε λεπτομερώς τη χρονική  εξέλιξη (χρονοσειρά) της διδασκαλίας του μαθήματος μέσα σε ενα τυπικό εξάμηνο (χειμερινό εξάμηνο 2021-2022). Ιδιαίτερο ενδιαφέρον στο πρόγραμμα έχει η ανακοίνωση για την προσκεκλημένη διάλεξη του Καθηγητή Ιατρικής (Παδιατρικης Ογκολογιας) του Πανεπιστημιου του Κρατιδίου Saarland της Γερμανιας και επικεφαλής των κλινικών δοκιμών για τους νεφρικούς όγκους της διεθνούς Εταιρείας Παιδiατρικής Ογκολογιας (SIOP) Νorbert Graf. Ο Norbert Graf είναι μακροχρόνιος στρατηγικός εταίρος της Ερευνητικής Ομάδας για την Ιn Silico Ογκολογία και την In Silico Ιατρική των ΕΠΙΣΕΥ-ΣΗΜΜΥ-ΕΜΠ (https://www.in-silico-oncology.iccs.ntua.gr/ , https://www.in-silico-oncology.iccs.ntua.gr/our-story). Η εν λόγω  διάλεξη, η οποία δόθηκε την 3η Δεκεμβρίου 2020, έχει επίσης βιντεοσκοπηθεί και βρίσκεται μαζί με όλες τις διαλέξεις του διδάσκοντα στην πλατφόρμα MICROSOFT TEAMS.

ΙΙ. Πρόσβαση στην πλατφόρμα Μicrosoft Τeams και στα videos όλων των  διαλέξεων του μαθήματος που βρίσκονται εκεί

Ο κωδικός για την πρόσβαση στην ομάδα (Team) του μαθήματος στην πλατφόρμα Μicrosoft Τeams με τίτλο  "ΠΟΛΥΚΛΙΜΑΚΩΤΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ.." ειναι q0sxluw . 

Οι διαλέξεις βιντεοσκοπούνται και αναρτώνται στoν ακόλουθο φάκελο της περιοχής FILES του καναλιού General της ομάδας του μαθήματος 705 στο Microsoft Teams. 

+_+_+_VIDEOS_OF_G_STAMATAKOS_S_LECTURES------THIS IS THE ONLY PLACE FOR THE LECTURE VIDEOS

Eτσι είναι δυνατή τόσο η επαναληπτική όσο και η ασύγχρονη παρακολούθηση.

Εκεί βρίσκονται τα videos όλων των διαλέξεων όπως αυτές πραγματοποιήθηκαν το ακαδημαϊκό έτος 2020-2021. 

(Γενική πρόσβαση στην πλατφόρμα της Microsoft Teams είναι δυνατή  μέσω του συνδέσμου:  «https://www.microsoft.com/el-gr/microsoft-365/microsoft-teams/group-chat-software»  [Για τεχνικούς λόγους παρακαλείστε να αντιγράψετε την παραπάνω διεύθυνση σε έναν περιηγητή του παγκόσμιου ιστού (web browser) χωρίς τα εισαγωγικά στην αρχή και στο τέλος] )

 

 

 

Βιβλιογραφία

Το υλικό του μαθήματος (βιβλιογραφία κτλ.) περιγράφεται στο κεφάλαιο "Υλη".

Γενικότερη βιβλιογραφία περιέχεται στο γραπτό υλικό του μαθήματος, το οποίο έχει αναρτηθεί στο χώρο "Εργαλεία" της παρούσας πλατφόρμας  και στην περιοχή "Εγγραφα"

 

 

 

Mέθοδοι αξιολόγησης

Α. Κριτική βιβλιογραφική ανασκόπηση σε αντικείμενο ενδιαφέροντος του μαθήματος και του σπουδαστή ή εναλλακτικά ανάπτυξη υπολογιστικού κώδικα για αντικείμενο του μαθήματος, in silico διερεύνηση του αντιστοίχου προβλήματος  και σχετική έκθεση (report)  (συνεισφορά στον τελικό βαθμό: 60%)

B. Γραπτή εξέταση  (Συνεισφορά στον τελικό βαθμό: 40%)

 

 

 

Διδάσκοντες

Γεώργιος Σ. Σταματάκος

Διευθυντής  Ερευνών / Research Professor

Ερευνητικό Πανεπιστημιακό Ινστιτούτο Συστημάτων Επικοινωνιών και Υπολογιστών (EΠΙΣΕΥ)

Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών (ΣΗΜΜΥ)

Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο (ΕΜΠ)

Διευθυντής και Ιδρυτής της Ερευνητικής Ομάδας για την In Silico Ογκολογία και την In Silico Ιατρική, ΕΠΙΣΕΥ-ΣΗΜΜΥ-ΕΜΠ

Mέλος του τριμελούς Διοικητικού Συμβουλίου του διεθνούς Ινστιτούτου για την Εικονική Φυσιολογία του Ανθρώπου 

(Virtual Physiological Human Institute, VPHi, https://www.vph-institute.org/board-of-trustees.html )

Επισκέπτης Καθηγητής της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου του Saarland, Γερμανία (1/7/2019-15/9/2019)

Επισκέπτης Καθηγητής της ΣΗΜΜΥ, ΕΜΠ (2016-2019) 

Ηρώων Πολυτεχνείου 9, GR 157 Ζωγράφος

Τηλ. 210 772 2287, Ε-Μail: gestam@central.ntua.gr 

URL: www.in-silico-oncology.iccs.ntua.gr

 

 

 

Περιεχόμενα του Μαθήματος
Το μάθημα αποτελείται από τις εξής οκτώ γενικές ενότητες:
 
1. Εισαγωγή στην Πολυκλιμακωτή Προσομοίωση Ασθενειών (ΠΚΠΑ) και την In Silico Iατρική. Τα παραδείγματα της Πολυκλιμακωτής Προσομοίωσης του Καρκίνου (ΠΚΠΚ) και της In Silico Ογκολογίας. Τρέχουσα κατάσταση και προοπτικές από πλευράς βασικής επιστήμης, τεχνολογίας, ιατρικής, βιομηχανίας, ηθικής, νομοθεσίας, πολιτικής και κοινωνίας.
 
2. Ιn Silico Ιατρική / Ιn Silico Ογκολογία: Θέματα Βασικής Επιστήμης. Βασικές αρχές πολυκλιμακωτής υπολογιστικής προσομοίωσης ασθενειών και της θεραπευτικής τους αντιμετώπισης. Προσομοιώσεις της απόκρισης του οργανισμού σε φαρμακευτικές και ακτινοθεραπευτικές επεμβάσεις καθώς και σε επεμβάσεις με τη χρήση ιατρικών συσκευών. Το παράδειγμα του καρκίνου. Παραδείγματα από ασθένειες του καρδιαγγειακού, του μυοσκελετικού, του ανοσοποιητικού και άλλων συστημάτων. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στην ασθένεια Covid-19.  Η αρχή “Summarize and Jump”. Κατηγορίες μοντέλων ασθενειών. Κλάσεις μαθηματικών μεθόδων (διακριτές - συνεχείς, ντετερμινιστικές - στατιστικές, μηχανιστικές - τεχνητής νοημοσύνης/μηχανικής μάθησης, υβριδικές κτλ.). Παραδείγματα κατηγοριών/τύπων όγκων που προσεγγίζονται προσομοιωτικά στο μάθημα (μη-μικροκυτταρικό καρκίνωμα του πνεύμονος, καρκίνος του μαστού, πολύμορφο γλοιοβλάστωμα, νεφροβλάστωμα, καρκίνος του τραχήλου της μήτρας, οξεία λεμφοκυτταρική λευχαιμία). Eξατομίκευση της θεραπείας με πειραματισμό in silico. Ο Ογκοπροσομοιωτής. Πολυδιάστατοι βιολογικοί χώροι. Ο υπερπίνακας της ανατομικής περιοχής ενδιαφέροντος. Τελεστές στοιχειωδών βιολογικών μηχανισμών. Χρήση Διακριτών Μαθηματικών (μηχανές πεπερασμένων καταστάσεων, κυτταρικά αυτόματα, πράκτορες (agents), τεχνική Monte Carlo, ομαδοποίηση κυττάρων σε κλάσεις ισοδυναμίας, εξειδικευμένοι αλγόριθμοι κτλ). Προσομοίωση Διακριτών Καταστάσεων – Διακριτών Γεγονότων (Discrete Entity – Discrete Event Simulation). Παραδείγματα υπολογιστικής προσομοίωσης της ελεύθερης αύξησης και απόκρισης όγκων στην εξωτερική ακτινοβόληση, τη βραχυθεραπεία, χημειοθεραπευτικά σχήματα, στοχευμένες μοριακές θεραπείες και πειραματικές θεραπείες. Υπολογιστική προσομοίωση της απόκρισης φυσιολογικών ιστών σε θεραπευτικά σχήματα. Ανάπτυξη σημασιολογικών μεταμοντέλων και υπερμοντέλων για τον καρκίνο και την Ογκολογία καθώς και την ευρύτερη Ιn Silico Iατρική.
 
3. Ιn Silico Ιατρική / Ιn Silico Ογκολογία: Θέματα Τεχνολογίας. Αρχιτεκτονική του Τεχνολογικά Ολοκληρωμένου Ογκοπροσομοιωτή και ψηφιακών διδύμων γενικότερα. Συστήματα σχεδιασμού και προγραμματισμού ροής εργασιών (workflow). Υπολογιστικές υποδομές υψηλών επιδόσεων (Ηigh Performance Computing ή HPC) και μεγάλης κλίμακας. Αυτοματοποιημένα σενάρια εκτέλεσης προσομοιώσεων σε αυτές. Προεπεξεργασία πολυκλιμακωτών κλινικών δεδομένων (απεικονιστικών, ιστοπαθολογικών, μοριακών, λειτουργικών, θεραπευτικών σχημάτων κτλ.). Ανωνυμοποίηση και ψευδο-ανωνυμοποίηση κλινικών δεδομένων. Ηθικά και νομικά ζητήματα και τεχνολογίες υποστήριξης. Αποθετήρια (repositories) πολυκλιμακωτών κλινικών δεδομένων, μοντέλων και προβλέψεων. Μέθοδοι οπτικοποίησης των πολυδιάστατων προβλέψεων του Ογκοπροσομοιωτή. Συστήματα παρουσίασης και ανάλυσης των αποτελεσμάτων, της συμπεριφοράς και της αξιοπιστίας του ογκοπροσομοιωτή. Tεχνολογίες ολοκλήρωσης των στοιχείων του ογκοπροσομοιωτή. Διεπαφές.
 
4. Ιn Silico Ιατρική / Ιn Silico Ογκολογία: Θέματα Κλινικής Ιατρικής. Πραγματικά κλινικά προβλήματα, κλινικές  απαιτήσεις, κλινικές προδιαγραφές,  κλινικά πρωτόκολλα, κλινικοί  έλεγχοι, κλινικές δοκιμές και κλινικές εφαρμογές. Τράπεζες βιοπτικού υλικού (υλικού βιοψιών).
 
5. ΕΙΔΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΒΑΣΙΚΗΣ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ (ΕΘΒΕ) - Προσομοίωση της διήθησης κλινικών καρκινικών όγκων με τη χρήση της μη γραμμικής μερικής διαφορικής εξίσωσης (ΜΔΕ) της αντίδρασης – διάχυσης και κατάλληλων οριακών συνθηκών. Αντίστοιχα προβλήματα στη γενική In Silico Iατρική.
 
6. ΕΘΒΕ - Αριθμητικές Μέθοδοι για την επίλυση του χωρο-χρονικού προβλήματος της διήθησης καρκινικών όγκων σε υγιείς ιστούς μέσω της  εξίσωσης αντίδρασης-διάχυσης με οριακές συνθήκες Νeumann. Εφαρμογή της Μεθόδου πεπερασμένων διαφορών Crank- Nicolson σε συνδυασμό με τη μεθοδο των συζυγών κλίσεων. Αντίστοιχα προβλήματα στη γενική In Silico Iατρική.
 
7. ΕΘΒΕ - Προσομοίωση (με τη χρήση συστημάτων συνήθων και μερικών διαφορικών εξισώσεων) της αγγειογένεσης σε συνδυασμό με πλειάδα άλλων σύγχρονων βιολογικών, φυσικών και χημικών φαινομένων κατά την αύξηση στερεών καρκινικών όγκων. Τα φαινόμενα αυτά περιλαμβάνουν, μεταξύ άλλων, τη διάχυση και την κατανάλωση οξυγόνου και θρεπτικών συστατικών, την εκπομπή μοριακών σημάτων, την καταστροφή του εξωκυτάριου πλέγματος, την αιματική κυκλοφορία, τον χημειοτακτισμό, τον απτοτακτισμό, την εμβιομηχανική και τη μεταβολή του αιματοκρίτη στη μικροκυκλοφορία.  Αντίστοιχα προβλήματα στην ευρύτερη In Silico Iατρική.
 
8. ΕΘΒΕ - Προσομοίωση μοριακών μονοπατιών, μοριακών δικτύων, διαβίβασης μοριακών σημάτων και της προκύπτουσας συμπεριφοράς του καρκινικού κυττάρου. Μοριακές προσομοιώσεις (Μοριακή Δυναμική) με βάση τις αρχές του Νεύτωνα, το νόμο του Coulomb και τις αρχές της Κβαντομηχανικής. Μοντέλα μοριακής πρόσδεσης. Παραδείγματα προσομοίωσης της αλληλεπίδρασης μορίων φαρμάκων και πρωτεϊνών στην Ογκολογία. Μέθοδοι μοριακής δυναμικής για το χαρακτηρισμό των δομικών ιδιοτήτων μεταλλαγμένων γονιδιακών προϊόντων. Χρήση συνήθων διαφορικών εξισώσεων για την περιγραφή ογκογενετικών και γενικών δικτύων και μονοπατιών μοριακής σηματοδότησης και αλληλεπίδρασης. Αντίστοιχα προβλήματα στη γενική In Silico Iατρική. 
 
 
 
 
Επικοινωνία με το Διδάσκοντα (Ηλεκτρονική Διεύθυνση προς Χρήση)

Μπορείτε να στέλνετε ηλεκτρονικά μηνύματα (Εmail) στο Διδάσκοντα στην Διεύθυνση: gestam@central.ntua.gr 

Σημειώνεται ότι αυτή ειναι και η μοναδική (ισχύουσα) ηλεκτρονική διεύθυνση επικοινωνίας. 

 

 

 

Διεθνής τεκμηρίωση της ανάδυσης (γένεσης) της Ιn Silico Iατρικής στο EMΠ (EΠΙΣΕΥ-ΣΗΜΜΥ)

Υπάρχει πλειάδα δημοσιευμένων στοιχείων σε διεθνείς βιβλιογραφικές πηγές μεγάλης απήχησης, τα οποία τεκμηριώνουν αδιάσειστα  τη διεθνή  ανάδυση (γέννηση) της In Silico Ιατρικής, αρχικά δια της In Silico  (Ακτινοθεραπευτικής) Oγκολογίας, στο ΕMΠ (ΕΠΙΣΕΥ-ΣΗΜΜΥ). Αυτή συνέβη μάλιστα πριν το 2002. Η διεθνής αποδοχή αυτής της πραγματικότητας απεικονίζεται και στο ισχυρά βιβλιογραφικά τεκμηριωμένο λήμμα της ηλεκτρονικής εγκυκλοπαίδειας Wikipedia "In silico medicine" (Κεφάλαιο  "History" καθώς και σε πολλά άλλα σημεία του λήμματος)

https://en.wikipedia.org/wiki/In_silico_medicine .

Αρκετά από τα στοιχεία τεκμηρίωσης βρίσκονται επίσης ενσωματωμένα και εντοπίζονται εύκολα στην ύλη του Μαθήματος. 

Ενα πρόσθετο τεκμήριο αποτελούν οι σελίδες 173 – 187 του Γερμανικού βιβλίου  “Contextualizing Systems Biology: Presuppositions and Implications of a New Approach to Biology” από τους Martin Döring, Imme Petersen, Anne Brüninghaus and Regina Kollek,  Eκδοτικός Οίκος Springer, 2015.  Οι παραπάνω σελίδες αντιστοιχούν στις σελίδες 185-199 του αρχείου pdf του βιβλίου. Το εν λόγω βιβλίο  είναι προσβάσιμο στο

02_BOOK_DOERING_ET_AL_CONTEXTUALIZING_SYSTEMS_BIOLOGY_2015.pdf .

Το βιβλίο αυτό γράφτηκε από μέλη του διδακτικού και ερευνητικού προσωπικού, του Πανεπιστημίου του Αμβούργου (Universität Hamburg). To αντικείμενό του είναι η εξελικτική πορεία της Σύγχρονης Συστημικής Βιολογίας και οι ευρύτερες επιδράσεις που έχει αυτή στην επιστήμη, στην τεχνολογία, στην ιατρική και στην κοινωνία.

Στις προαναφεθείσες σελίδες περιλαμβάνεται η συνέντευξη που δόθηκε από τον Γ. Σ. Σταματάκο σε μια εκ των συγγραφέων, την Imme Petersen, η οποία για το λόγο αυτό ταξίδεψε στην Αθήνα (ΕΜΠ). Περιγράφονται με αρκετές λεπτομέρειες σημαντικοί σταθμοί της εξελικτικής πορείας της νέας επιστημονικής, τεχνολογικής και προοδευτικά κλινικής περιοχής της In Silico Ιατρικής. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στις μεγάλες δυσκολίες και στις αντίξοες συνθήκες που συναντήθηκαν και που με σταθερότητα, επιμονή και υπομονή ξεπεράστηκαν με επιτυχία. Επίσης περιλαμβάνονται τα βιβλιογραφικά τεκμηριωμένα συμπεράσματα της Γερμανικής συγγραφικής ομάδας.

Ενα απόσπασμα από τα συμπεράσματα της εν λόγω Γερμανικής συγγραφικής ομάδας του βιβλίου είναι το ακόλουθο (τέλος σελ.186 και αρχή σελ.  187 του βιβλίου  ή τέλος της σελ.198  και αρχή της σελ.  199 του αντίστοιχου αρχείου pdf):

"The most important step of the oncosimulator’s storyline is, of course, its beginning: the initial idea to support clinicians with predictions on the most effective treatment out of several alternatives. This ultimate research objective has come up very early in the emerging field of in silico oncology. Just as important as the vision itself is the initiator, Georgios Stamatakos, who has consequently developed the first idea and expanded it to a vision of a biomedical technology that entails a comprehensive concept of multilevel integrative cancer biology, a complex algorithmic construct, and a biomedical engineering system. Furthermore, Stamatakos has at all stages of research found colleagues who supported his ideas and accompanied him on the long path realizing his vision."

Eπίσης έχουν ιδιαίτερο ενδιαφέρον τα εξής αποσπάσματα από το κεφάλαιο των Eυχαριστιών των Συγγραφέων (Acknowledgments) [στη σελίδα 8 του αρχείου pdf του βιβλίου]:

“Furthermore, we also thank the participants of the feedback-workshops at Charité Universitätsmedizin in Berlin and Technische Universität Braunschweig in Spring 2014 for open and inspiring discussions.”

••• 

“In particular, we would like to thank Georgios Stamatakos (Institute of Communication and Computer Systems, National Technical University of Athens) for advice and assistance in understanding the function of the oncosimulator and for proofreading Sect. 4.2.”

 

 

 

Ποιοί μπορούν να παρακολουθήσουν το μάθημα
Το μάθημα είναι ανοιχτό τόσο σε μεταπτυχιακούς (υποψήφιους διδάκτορες) όσο και σε προπτυχιακούς σπουδαστές της ΣΗΜΜΥ-ΕΜΠ, αλλά και σε ενδιαφερόμενους μεταπτυχιακούς και προπτυχιακούς σπουδαστές άλλων σχολών του ΕΜΠ καθώς και εκτός ΕΜΠ.
 
Οι σπουδαστές εκτός των υποψηφίων διδακτόρων της ΣΗΜΜΥ-ΕΜΠ, μπορούν να παρακολουθήσουν το μάθημα ως "ακροατές." Εφ'όσον ολοκληρώσουν επιτυχώς και τη διαδικασία αξιολόγησης, θα λάβουν συστατική επιστολή από το διδάσκοντα στην οποία θα βεβαιώνεται, μεταξύ άλλων, η επιτυχής παρακολούθηση του μαθήματος.
 
Οσοι σκοπεύουν να παρακολουθήσουν το μάθημα ή επιθυμούν να λάβουν περισσότερες πληροφορίες γι αυτό, παρακαλούνται να αποστείλουν άμεσα ένα ηλεκτρονικό μήνυμα (Εmail) στο διδάσκοντα Γ. Σταματάκο στην ηλεκτρονική διεύθυνση: gestam@central.ntua.gr
 
 
 
Μορφή διδασκαλίας

Το μάθημα διεξάγεται εξ αποστάσεως με τη χρήση της ιστοσελίδας mycourses.ntua.gr και της πλατφόρμας Microsoft Teams  (ΚΩΔΙΚΟΣ:  q0sxluw). 

Οι διαλέξεις βιντεοσκοπούνται και αναρτώνται στo φάκελλο:  +_+_+_VIDEOS_OF_G_STAMATAKOS_S_LECTURES------THIS IS THE ONLY PLACE FOR THE LECTURE VIDEOS του καναλιού General της ομάδας του μαθήματος 705 στο Microsoft Teams. Eτσι είναι δυνατή τόσο η επαναληπτική όσο και η ασύγχρονη παρακολούθηση. ΕΔΩ ΒΡΙΣΚΟΝΤΑΙ ΟΛΕΣ ΟΙ ΒΙΝΤΕΟΣΚΟΠΗΜΕΝΕΣ ΔΙΑΛΕΞΕΙΣ ΤΟΥ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΟΥ ΕΤΟΥΣ 2020-2021.

Περισσότερες πληροφορίες υπάρχουν στην περιοχή "Ανακοινώσεις" της παρούσας ιστοσελίδας [η ανακοίνωση που αναρτήθηκε αρχικά στις 14.10.2020].

 

 

 

Πρόγραμμα διδασκαλίας (εβδομαδιαίο)

Το μάθημα διδάσκεται το χειμερινό εξάμηνο. Η διδασκαλία διεξάγεται κάθε Παρασκευή. Ξεκινάει στις 14:15 και ολοκληρώνεται συμβατικά στις 17:00. Από τις 17:00 έως τις 17:30 υπάρχει προαιρετική δυνατότητα για επίλυση πρόσθετων αποριών και/ή πρόσθετη συζήτηση επί αντικειμένων του μαθήματος. Στην πράξη, σε συμφωνία με τους σπουδαστές συχνά επεκτείνεται η εβδομαδιάια διδασκαλία κατά μια ώρα ή και περισσότερο.

 

 

 

Πρόσβαση στην Ομάδα (Τeam) του μαθήματος στην πλατφόρμα Microsoft Teams

Δες το κεφάλαιο "Yλη"

 

 

 

Ανάδραση και ενδελεχής αξιολόγηση του μαθήματος απο μεταπτυχιακούς και προπτυχιακούς σπουδαστές της Σχολής Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών ΕΜΠ (χειμερινό εξάμηνο 2020-2021)

Μια σύντομη αναδρομή στη δημιουργία και την ακαδημαϊκή εισαγωγή του μαθήματος "ΠΟΛΥΚΛΙΜΑΚΩΤΗ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗ ΤΗΣ ΑΣΘΕΝΕΙΑΣ ΤΟΥ ΚΑΡΚΙΝΟΥ ΚΑΙ ΙΝ SILICO ΙΑΤΡΙΚΗ" (705) καθώς και την τεκμηρίωση της διεθνούς πρωτοπορίας του σε συνδυασμό με την ενδελεχή αξιολόγησή του από πέντε εκ των σπουδαστών της ΣΗΜΜΥ, ΕΜΠ που το παρακολούθησαν κατά το ακαδημαϊκό έτος 2020-2021 έχει αναρτηθεί στον ιστότοπο της Ερευνητικής Ομάδας για την In Silico Ογκολογία και την In Silico Ιατρική, ΕΠΙΣΕΥ-ΣΗΜΜΥ-ΕΜΠ. Είναι προσβάσιμη μέσω του συνδέσμου που δίνεται παρακάτω. Σε συμφωνία με την ανάδραση των εν λόγω σπουδαστών ήταν και η άποψη των υπολοίπων σπουδαστών που παρακολούθησαν το μάθημα.

Η αξιολόγηση βασίζεται στην αυθόρμητη ανάδραση των παραπάνω σπουδαστών που εστάλη στον διδάσκοντα με δική τους πρωτοβουλία. Πρόκειται για τρεις διδακτορικούς (μεταπτυχιακούς) σπουδαστές της ΣΗΜΜΥ, ΕΜΠ, και για δύο προπτυχιακές σπουδάστριες της ΣΗΜΜΥ, ΕΜΠ.  Ολοι τους ολοκλήρωσαν την (εξ αποστάσεως) παρακολούθηση και τις εξετάσεις του μαθήματος το χειμερινό ακαδημαϊκό εξάμηνο 2020-2021 με άριστη επίδοση. Μάλιστα οι προπτυχιακές σπουδάστριες παρακολούθησαν το μάθημα κατόπιν δικής τους επιθυμίας, δεδομένου ότι αυτό αποτελεί μέρος του προγράμματος διδακτορικών σπουδών της ΣΗΜΜΥ, ΕΜΠ. H παράθεση των μηνυμάτων έγινε κατόπιν γραπτής άδειας των σπουδαστών.

Σε συμφωνία με την πρακτική των πλείστων ευρωπαϊκών και αμερικανικών πανεπιστημίων, η ανάδραση των σπουδαστών και η αξιολόγηση εκ μέρους των του μαθήματος αλλά και της διδασκαλίας του θεωρείται ιδιαίτερα σημαντική για τη διαρκή βελτίωση και την επικαιροποίησή του.

Ανάδραση των σπουδαστών για το μάθημα 705 (σύνδεσμος)