Matematiske metoder kan avsløre hvordan celler endrer seg

Celler kan innta ulike stabile mønstre av genaktivitet, kalt tilstander, og av og til skifte mellom dem. Matematiske metoder kan bidra til å forstå hvordan celler skifter mellom ulike tilstander. Denne avhandlingen utvikler beregningsmetoder som kan identifisere disse tilstandene og vise hvor sannsynlig det er at en celle går fra én tilstand til en annen.
Celler tar hele tiden valg. De kan utvikle seg til ulike celletyper, endre funksjon eller gå gjennom de ulike fasene i cellesyklusen. Disse prosessene styres av komplekse nettverk av gener og proteiner. Samtidig påvirkes celler av stokastiske variasjoner, slik at selv genetisk like celler ikke alltid oppfører seg helt likt.
En særlig utfordring er å forstå sjeldne overganger, der en celle går fra én stabil tilstand til en annen. Slike hendelser kan være viktige for hvordan celler utvikler seg og fungerer, men de er vanskelige å studere fordi antallet mulige celletilstander kan være svært stort.
Avhandlingen utvikler flere beregningsmetoder for å møte denne utfordringen: noen deler tilstandsrommet opp i mindre deler som kan løses hver for seg, noen bruker forenklede modeller der alle mulige tilstander kan listes opp, og noen lærer mønsteret direkte fra simuleringsdata. Testet på flere biologiske modeller finner metodene viktige celletilstander og anslår hvordan celler beveger seg mellom dem.
Arbeidet gir dermed nye verktøy for å studere hvordan celler tar valg, og hvordan sjeldne endringer mellom celletilstander skjer. På lengre sikt kan metodene bidra til bedre forståelse av komplekse biologiske prosesser og gi innsikt i svulstutvikling og kreft.

Om kandidaten

Maryam Yousefian (f. 1992) studerte elektroteknikk ved Universitetet i Tabriz i Iran før hun begynte på doktorgraden ved Universitetet i Bergen. Doktorgradsarbeidet hennes kombinerer matematikk, statistikk og biologi, og ble gjennomført ved Institutt for informatikk. Hun hadde Susanna Röblitz som hovedveileder og Marcus Weber og Anna-Simone Josefine Frank som medveiledere.