O documento descreve um modelo in-silico do sistema imunológico humano implementado no framework Flame para simular doenças autoimunes. O modelo contém zonas representando tecidos, linfonodos, circulação sanguínea e medula óssea, e agentes como antígenos, vírus, linfócitos e macrófagos que interagem nesses espaços.

1. Um modelo in-silico do sistema
imunológico humano: um caso de
estudo da autoimunidade
Projeto Final de Curso – Seminários II
Gustavo Alves Oliveira Silva Alcione de Paiva Oliveira (orientador)

2. Modelo
 O modelo proposto neste trabalho visa simular uma parte do sistema imunológico
humano a fim de estudar o comportamento do mesmo perante doenças autoimunes.
 Modelo em implementação no framework Flame.
 Comparar os resultados obtidos nesta implementação com os resultados discutidos por
Possi na sua implementação no framework Repast Simphony.

3. Espaço
 A implementação contém diversos
ambientes que representam as zonas do
sistema imunológico a serem simuladas;
 A iteração entre os agentes ocorre
nessas zonas;
 Cada zona é representada por um
espaço toroidal.

4. Zonas
Tecido
 Zona central do modelo;
 Onde as células do organismo tem seu primeiro contato com os patógenos;
 Ambiente da infecção;

5. Zonas
Linfonodo
 Representa tanto o linfonodo quanto o baço;
 Zona onde, inicialmente, localizam-se os linfócitos e onde os antígenos lhe são
apresentados;
 Principais agentes: linfócitos T helper, T citolíticos e B.

6. Zonas
Circulação
 Representa a circulação linfática e sanguínea;
 Tem como função representar a circulação de células entre o linfonodo e o tecido.
 Principais agentes: os linfócitos T e B;

7. Zonas
Medula óssea
 Onde ocorrem os mecanismos relacionados a tolerância dos linfócitos B;
 Aqui os linfócitos B são gerados, com especificidades aleatórias e testados através dos
mecanismos de tolerância;
 O linfócito B gerado só segue para o linfonodo após receber uma especificidade
aleatória que não reconheça com alta afinidade os antígenos do próprio corpo.

8. Zonas
Medula óssea
Tolerância central do
linfócito B
Adaptado de Possi, M. A. [2012]

9. Zonas
Timo
 Similar a zona que representa a medula óssea;
 Aqui ocorrem os mecanismos relacionados a tolerância dos linfócitos T;
 Onde os linfócitos T (helper e citolítico) são gerados, com especificidades aleatórias e
testados através dos mecanismos de tolerância;
 O linfócito T gerado só segue para o linfonodo após receber uma especificidade
aleatória que não reconheça com alta afinidade os antígenos do próprio corpo.

10. Zonas
Timo
Tolerância central do
linfócito T
Adaptado de Possi, M. A. [2012]

11. Agentes
Adaptado de Possi, M. A. [2012]

12. Agentes
Todos os agentes tem como propriedades comuns os atributos:
 zone: especifica a zona em que o agente se encontra;
 x,y: coordenadas do agente
 ticks: representam do tempo do agente na simulação.

13. Agentes
Antígeno
 Atributo self: representa o padrão molecular do agente.

14. Agentes
Anticorpo
 São criados pelos agentes que representam os linfócitos B, quando ativados;
 Atributo target: representa a especificidade do anticorpo.

15. Agentes
Vírus
 Representa os patógenos infecciosos que estão atacando o organismo;
 Atributo self: representa o seu padrão antigênico;
 Atributo target: padrão molecular para o qual o vírus tem afinidade e tentará infectar.

16. Agentes
Natural killer
 Tem como principal função eliminar os depósitos de infecção (células infectadas que
permitem reprodução do vírus);
 Atua na zona Tecido.

17. Agentes
Linfócito T helper
 Tem como principal função prover os estímulos necessários para a ativação dos agentes
que representam os linfócitos B e, posteriormente, os Macrófagos;
 Gerado na zona Timo e testado para garantir que não seja auto-reativo;

18. Agentes
Linfócito T citolítico
 Assim como as células Natural killer, também tem como principal função eliminar os
depósitos de infecção através da sua especificidade;

19. Agentes
Macrófagos
 São atraídos para a zona Tecido quando ocorre uma infecção;

20. Agentes
Linfócito B
 Gerados na zona Medula óssea e, posteriormente, migram para a zona Linfonodo;
 São responsáveis por gerar os Anticorpos;

21. Difusão
Vnovo = E * (Vatual + D * ( Vvizinhos – Vatual)) onde:
E = constante de decaimento;
D = constante de difusão;
Vnovo = valor da concentração atualizado na posição atual;
Vatual = valor da concentração antigo na posição atual;
Vvizinhos = médio do valor da concentração antigo dos vizinhos na vizinhança de Moore de grau 1;

22. Dúvidas, sugestões?
Fim