Isolation, cultivation and characterization of cells originating from tumor and tumor margin of patients with basal cell carcinoma in vitro

Homeostaza kože direktno zavisi od mehanizma kontinuiranog obnavljanja ćelijske populacije kože i njene sposobnosti regeneracije. U epidermisu je prisutna posebna populacija ćelija zadužena za proces samoobnavljanja kože, tzv. epidermalne matične ćelije koje imaju sposobnost proliferacije, migracije, diferencijacije i programirane ćelijske smrti. Ukoliko dođe do narušavanja ravnoteže između ovih procesa, može doći do maligne transformacije zdrave matične ćelije u kancersku matičnu ćeliju. Poznato je da za hemorezistenciju, metastaziranje i recidiviranje tumora odgovornost nosi posebna populaciju tumorskih ćelija koje se nazivaju kancerske matične ćelije. Istraživanja pokazuju da bazocelularni karcinom kože vodi poreklo od matičnih ćelija ispupčenja folikula dlake, infundibuluma dlake i interfolikularnog epidermisa. Bazocelularni karcinom (BCK) je najčešći maligni tumor kože, pa i ako retko metastazira karakteriše ga invazivni rast pri čemu infiltriše okolne strukture i dovodi do ozbiljnih funkcionalnih i estetskih defekata. U literaturi se kao jedan od ključnih faktora odgovornih za recidiviranje navodi neadekvatna širina margine resekcije tumora. Istraživanja su pokazala da je za primarne BCK na koži lica veličine do 20 mm preporučena širina margine 3 mm. Cilj ovog istraživanja bio je identifikacija i karakterizacija subpopulacije ćelija sa osobinama matičnosti izolovanih iz BCK-a i bliske margine od 3 mm, ispitivanjem proliferativnog, klonogenog i migratornog potencijala, analizom ekspresije embrionalnih, mezenhimskih i tumorskih markera, analizom biohemijske strukture ćelija, ispitivanjem sposobnosti diferencijacije u više ćelijskih linija kao i stepena otpornosti ćelija na dejstvo citostatika. U istraživanju je učestvovalo 13 pacijenata sa primarnim bazocelularnim karcinomom na koži lica veličine do 20 mm. Nakon detaljno uzete anamneze i potpisanog informisanog pristanka pristupalo se hirurškoj eksciziji tumorske promene, koja se smatra zlatnim standardom u terapiji BCK-a. Iz svih ekscidiranih uzorka za izolaciju ćelija uzet je deo tumorskog tkiva, tkiva bliske margine (udaljene 3 mm od makroskopske granice tumora) i deo zdrave kože obuhvaćen oblikom resekcije (udaljen od makroskopske granice tumora više od 5 mm), dok je preostali deo tkiva poslat na histopatološku analizu. Za karakterizaciju ćelija u kulturi korišćeni su testovi proliferacije, migracije, formiranja kolonija, sfera i ramanska spektroskopija. Markeri kancerskih matičnih ćelija (KMĆ) analizirani su ,,Real-Time PCR” metodom i protočnom citometrijom...renewal and regeneration and the epidermis harbors a special cell population responsible for the process of self-renewal and regeneration of the skin, so called epidermal stem cells that have the ability to proliferate, migrate, differentiate, and undergo programmed cell death. If imbalance between these processes occurs, malignant transformation of healthy stem cell into the cancerous stem cell may happen. It is also known that a specific population of tumor cells called cancer stem cells is responsible for the hemoresistance, metastasis, and recurrence. Studies have shown that skin basal cell carcinoma is caused by stem cells of hair follicle, hair infundibulum and interfollicular epidermis. Basocellular carcinoma (BCC) is the most common malignant tumor of the skin, but it rarely gives metastases It is characterized by invasive growth, infiltrating surrounding structures and leading to serious functional and aesthetic defects. In the literature, inadequate margins are indicated as one of the key factors responsible for tumor recurrences. Studies have shown that for the primary facial skin BCC of less than 20 mm a margin of 3 mm is recommended. The aim of this study was to identify and characterize the cell subpopulation with stem characteristics whithin BCC and its margins (3 mm close) by testing proliferative, clonogenic and migratory potential, by analyzing the expression of embryonic, mesenchymal and tumor markers, by analizing biochemical structure of cells, by examining the differentiation potential of generated cell lines and by testing the degree of chemo-resistance. The study included 13 patients with primary BCC of face skin of less than 20 mm. Following a detailed anamnesis and a signed informed consent, the surgical excision which is considered a gold standard in BCC therapy, was done. A portion of the tumor tissue, of close margin (3 mm from the macroscopic tumor limit), and of healthy skin included in the resecion (at least 5mm from the macroscopic tumor limit), were obtained from all the patients. The remaining of the tissue was subjected to histopathological analysis. For cell phenotype characterization, tests of proliferation, colony formation, scratch assay, and sphere formation were used..

Algorithms for task assignment in wireless networks of microcontroller sensor nodes and autonomous robots

U bežičnoj mreži senzora i robota, senzorski moduli vrše nadzor fizičkih veličina od značaja, a roboti imaju ulogu izvršilaca zadataka koji im se dodeljuju primenom odgovarajućeg algoritma. Nakon detekcije događaja od strane statičkih senzorskih čvorova i prosleđivanja informacija o događajima robotima, potrebno je dodeliti zadatke robotima na efikasan način. Dodela zadataka vrši se u skladu sa prirodom različitih scenarija koji se mogu javiti u praksi. U okviru disertacije razmatran je slučaj kada se konkurentno javlja više događaja kojima je potrebno dodeliti izvršioce. U pogledu energetske efikasnosti, u ovakvim sistemima kao ključni problemi javljaju se minimizacija ukupne dužine kretanja robota i optimizacija komunikacije u mreži. Od komunikacinih protokola za otkrivanje izvršilaca, u ovoj disertaciji predstavljena su poboljšanja postojećeg iMesh protokola i uveden je novi vCell protokol zasnovan na lokalizovanom formiranju ćelija Voronoi dijagrama. Takođe, upoređene su performanse novog protokola sa postojećim (pravougaoni kvorum i iMesh) u gustim mrežama, retkim mrežama i mrežama sa rupama u topologiji. Uz to, uvedeni su algoritmi za ažuriranje lokacije kojima mreža reaguje na kretanje robota. Rezultati simulacija pokazuju da vCell postiže efikasnost blizu 100% u nalaženju najbližeg robota u gustim mrežama. U retkim mrežama, efikasnost mu je do 40% bolja u odnosu na ostala rešenja. Kao glavni rezultat u disertaciji prikazani su novi algoritmi za dodelu robota kao izvršilaca zadataka događajima, čime su prevaziđni nedostaci više do sada poznatih rešenja ovog problema. Za zadati skup događaja i skup robota, svakom događaju dodeljen je po jedan robot koji je zadužen za obilazak lokacije događaja. Tokom pojedinačnih rundi, robotima je dozvoljen obilazak jednog događaja kada se vrši uparivanje, ili više događaja, kada se vrši sekvencijalna dodela. U distribuiranom slučaju, statički senzorski uređaji detektuju događaje i prijavljuju ih obližnjim robotima. Algoritam PDM koji se odnosi na unapređeno uparivanje sa mogućnošću razmene partnera, eliminiše dugačke ivice koje se mogu javiti prilikom uparivanja. Algoritam SQD za sekvencijalnu dodelu događaja robotima iterativno pronalazi par robot-događaj sa najmanjim međusobnim rastojanjem, uvrštava izabrani događaj u listu za oblazak izabranog robota i ažurira poziciju robota. Takođe su predložene generalizacije koje omogućavaju da događaji budu posećeni od strane više robota i koje uzimaju u obzir vremenska ograničenja. Distribuirani algoritam MAD, koji je zasnovan na iMesh informacionoj strukturi i lokalnim aukcijama u robotskoj mreži, vrši dodelu robota događajima na lokalizovan i energetski efikasan način. Rezultati simulacija potvrđuju prednosti predloženih algoritama u odnosu na postojeća rešenja, kako u pogledu skraćivanja dužina putanja robota, tako i u produženju životnog vremena sistema.In a typical wireless sensor and robot network, sensor nodes monitor physical values of interest, while robots perform some automated tasks. The tasks are assigned to robots by means of an appropriate algorithm. Upon the occurrence of events which are detected by sensor nodes, the information about the events needs to be delivered to robots. Afterwards, it is necessary to assign tasks to robots in an efficient way. Task assignment is performed according to the nature of different scenarios which might occur in practice. This thesis is focused on the case when multiple events, all of which require to be visited by robots, happen simultaneously. Regarding energy efficiency, the key issues which arise in such systems are minimization of robot travel paths, and optimization of the network traffic. In this thesis, the following service discovery protocols are presented: improvements of the existing iMesh protocol, and the novel vCell protocol, which is based on localized formation of an information structure which resembles Voronoi diagram. Furthermore, the performaces of new vCell protocol is compared with the existing protocols (Quorum and iMesh) in dense networks, sparse networks, and networks with holes in topology. Also, location update algorithms are introduced, which deal with robot mobility. The simulations show that vCell achieves nearly 100% success rate in finding the nearest robot in dense networks. In sparse networks, it outperforms the other existing solutions by up to 40%. As a key contributtion, the novel dispatch lgorithms have been introduced. Given a set of events and a set of robots, the dispatch problem is to allocate one robot for each event to visit it. In a single round, each robot may be allowed to visit only one event (matching dispatch), or several events in a sequence (sequence dispatch). In a distributed setting, each event is discovered by a sensor and reported to a robot. In this thesis, novel algorithms are presented, whichh are aimed at overcoming the shortcomings of several existing solutions. Pairwise distance based matching algorithm (PDM) eliminates long edges by pairwise exchanges between matching pairs. Sequence dispatch algorithm (SQD) iteratively finds the closest event-robot pair, includes the event in dispatch schedule of the selected robot and updates its position accordingly. When event-robot distances are multiplied by robot resistance (inverse of the remaining energy), the corresponding energybalanced variants are obtained. Also, generalizations are introduced which handle multiple visits and timing constraints. Distributed algorithm MAD is based on information mesh infrastructure and local auctions within the robot network for obtaining the optimal dispatch schedule for each robot. The simulations conducted confirm the advantages of our algorithms over other existing solutions in terms of average robot-event distance and lifetime