School of Mechanical Engineering Seminar Wednesday, March 13, 2019 at 14:00
Wolfson Building of Mechanical Engineering, Room 206
Tumor dormancy and recurrence: theory & experiment for tumor growth, regression & metastasis
Prof. David S. Rumschitzki
Department of Chemical Engineering, The City College of New York
PhD programs in Chemistry and Biology, Graduate School and University Center, City University of New York
Department 0f Medicine (Cardiology), Columbia Presbyterian Medical Center, Columbia University
Collaborators: Adeyinka Lesi (PhD student), Silja Heilmann (Postdoc), Richard M. White (Professor at Memorial Sloan Kettering Cancer Center)
Certain types of cancer including breast cancer and melanoma can recur many years after apparently successful treatment. It is a mystery how tumor cells can remain dormant for many years, avoid eradication by the immune system and then reactivate after many years. We present a population balance model to describe how the size distribution of an ensemble of tumors from many patients evolves in time due to mitosis, cell death and metastasis. A transformation recasts the dynamic interplay between tumor growth and shrinkage in these equations into the form of an advective-diffusion equation in tumor size space. These new equations predict and thus provide a plausible mechanism for tumor dormancy and recurrence for certain relationships amongst the three model parameters. After showing that our model easily fits data sets on tumor size distributions in the literature, we present new, far more refined gender- and immune status-segregated data on the zebrafish melanoma. We show that our model also describes these data very well. Study of gender-segregated cohorts shows gender-dependent parameter only appears in the host-dependent parameter describing tumor shrinkage; it is far more size-dependent in females than in males, which may be relevant for gender differences in human melanoma outcomes. Fortunately for the fish, their model parameters do not predict recurrence over fish lifetimes. However, the model guides our current experiments by instructing us on how to try to perturb fish immunity to bring fish parameters into the range where we should be able to observe fish melanoma dormancy and recurrence. There are claims in the literature that a mouse model of breast cancer can show dormancy and recurrence. We are beginning a collaboration at the Technion Rambam using this mouse model to test our mathematical model and to see we find dormancy and recurrence theoretically, experimentally or both.
תפקידו וייעודו של המהנדס/ת המכני/ת נמצאים בתהליך מתמיד של התחדשות. הכשרת המהנדס/ת המכנית מאפשרת לעסוק במגוון רחב של תפקידים בנושאים הכוללים: מחקר ופיתוח, תכנון, ייצור, ניהול הנדסי ואחזקה. בנוסף לתחומים הקלאסיים של המהנדס/ת המכני, ההכשרה הבסיסית שמקנים הלימודים במגמה להנדסה מכנית מאפשר לבוגרים ולבוגרות לעסוק בקשת רחבה של תחומים, כגון: הנדסה אווירונאוטית, הנדסת אניות ואוקינוגרפיה, הנדסה גרעינית, הנדסה אזרחית, הנדסת חומרים, הנדסת סביבה, הנדסת מכטרוניקה ורובוטיקה, זיווד אלקטרוני, הנדסת מחשבים והנדסה ביו-רפואית.
תחזיות רבות בדבר הטכנולוגיות המובילות בשנים הבאות כוללות בתוכן את אוסף הנושאים הבא:
ננו-טכנולוגיה
רובוטיקה
אנרגיות חלופיות
איכות הסביבה
ביו-הנדסה/ביו-מכניקה
נושאים אלו ואחרים שנלמדים, נחקרים ומפותחים בהנדסה מכנית צפויים להוביל בתרומה לאיכות חיינו, רווחתנו הכלכלית וביטחוננו. נושאים אלו גם משרתים באופן משמעותי את אותן הטכנולוגיות שיותר פופולריות היום כגון מחשבים. לדוגמה, הבעיות הקשורות בהתפתחות מעבדים קטנים ומהירים יותר נוגעות לחומרים, תהליכי ייצור ומעבר חום שהם נושאי הנדסת מכונות קלאסיים. הנדסה מכנית אם כן, היא תחום תשתית לכל הטכנולוגיות האחרות ובעצמה מובילה טכנולוגיות חדשות מלהיבות.
ממה מושפעת תעשיית ההנדסה המכנית?
בעידן המודרני ההנדסה המכנית מושפעת באופן מכריע מהתפתחות אמצעי המחשוב. כלי רכב, מטוסים, כלי שייט, רובוטים, מכונות ייצור, תחנות כוח, מערכות מיזוג אוויר ולעיתים אף מבנים כגון גשרים, סכרים ובניינים חכמים - מופעלים, מבוקרים ומתוחזקים בעזרת מחשב. תהליכים רבים בתעשייה בת זמננו נמצאים תחת בקרה ממוחשבת. חלק גדול מהתיכון והייצור המכני נתמכים כיום בכלים ממוחשבים. במקביל לתכנון המכני הקלאסי מתפתח בשנים האחרונות שטח חדש של תכנון מכטרוני. המכטרוניקה, המשלבת מכניקה, אלקטרוניקה ומחשבים, היא פועל יוצא של מהפיכת המחשוב.
מה הדגש העיקרי בלימודים?
אסטרטגיה של תכניות הלימוד של ביה"ס היא להקנות לסטודנטים כלים בסיסיים אוניברסליים ויכולות לימוד עצמי לאורך זמן, מבוססים על לימודים נרחבים במדעי היסוד כגון מתמטיקה ופיזיקה ועקרונות של מכניקה קלאסית. ביה"ס מציע כיום, יחד עם התכנית בהנדסה מכנית בתואר ראשון, עוד שתי תכניות לתואר כפול - תואר ראשון כפול בהנדסה מכנית ובמדעי כדור הארץ בדגש סביבה. תכניות לתארים מתקדמים מאפשרות לתלמידים להתעמק במחקרים בתחומים של מדעי הנדסה מכנית. תכנית ייחודית למצטיינים לתואר שני ישיר שמאפשרת השלמת התואר בחמש שנים מושכת תלמידים מצטיינים שמשתלבים במחקר של ביה"ס. אנו מאמינים כי תוכניות הלימוד בהנדסה מכנית מספקות את המענה המתבקש לרב-תחומיות תוך כדי שמירה על תחומי ההוראה והמחקר המסורתיים.
מה אפשרויות התעסוקה לבוגרים?
הבוגרים של תכניות אלה משתלבים בהצלחה בתעשייה ובאקדמיה ותורמים לפתרון האתגרים הקשורים בין היתר לצרכים הביטחוניים של מדינת ישראל, ההתפתחות הכלכלית, תגלית הנפט והגז והשינוי האקלימי - כולם מחייבים שילוב הנדסה מכנית לשמירת הביטחון, הסביבה וההתייעלות האנרגטית.
למי זה הכי מתאים?
לימודי הנדסה מכנית מתאימים לכל מעמד ומועמדת בעלי נתוני קבלה נדרשים. התכונות החשובות הן יצירתיות, רצון להתעמק ברמת ההבנה ויכולת לרדת לעומק הדברים, ראיה מערכתית ובינתחומית וגם תפיסה מרחבית.
M.Sc. student under the supervision of Dr. Ofer Shayevitz
Sunday, March 10th, 2019 at 15:00
Room 011, Kitot Bldg., Faculty of Engineering
Distributed Source Simulation With No Communication
Abstract
We consider the problem of distributed source simulation with no communication, in which Alice and Bob observe sequences and respectively, drawn from a joint distribution , and wish to locally generate sequences and respectively with a joint distribution that is close (in KL divergence) to . We provide a new single-letter condition under which such a simulation is asymptotically possible with a vanishing KL divergence. The Gàcs-Körner (GK) common information, which measures the amount of common randomness that can be separately extracted from either marginal of two correlated random variables, plays a crucial part in the problem of distributed source simulation: Our condition is nontrivial only in the case where the Gàcs-Körner (GK) common information between and is nonzero, and we conjecture that only scalar Markov chains can be simulated otherwise.
Motivated by this conjecture, we further examine the case where both and are doubly symmetric binary sources with parameters respectively. This is a private case of zero Gàcs-Körner (GK) common information between and . While it is trivial that in this case is both necessary and sufficient, we show that when is close to then any successful simulation is close to being scalar in the total variation sense.
You are invited to attend a lecture
Embedded 3D interconnects in glass substrates by a combined laser trenching and printing process
By:
Yuval Berg
Ph.D. student under supervision of Prof. Yosi Shacham-Diamand
Abstract
Control of grooved structured profiles can be achieved by a femtosecond laser ablation process in different materials – dielectrics, semi-conductors and metals. In addition, high accuracy additive manufacturing techniques, e.g. laser induced forward transfer (LIFT), provide flexibility in 3D printed structures deposited on a variety of substrates.
The combination of those two laser technologies allows the integration of embedded circuitry and other components, such as microfluidic and micromechanical systems, paving the way to a wide range of applications where conventional subtractive patterning is a problem.
Embedding is advantageous in terms of mechanical stability and adherence of the printed metal allowing a favorable aspect ratio and thereby providing improved electrical properties of the conducting lines as well as planar and debris-free surfaces.
In this work I report on a combination of laser grooving and laser printing processes and demonstrate the manufacturing of buried copper structures in a grooved borosilicate glass substrate.
On Monday, March 11, 2019 at 9:30
Room 011, Kitot Building
and 
respectively, drawn from a joint distribution 
, and wish to locally generate sequences 
and 
respectively with a joint distribution that is close (in KL divergence) to 
. We provide a new single-letter condition under which such a simulation is asymptotically possible with a vanishing KL divergence. The Gàcs-Körner (GK) common information, which measures the amount of common randomness that can be separately extracted from either marginal of two correlated random variables, plays a crucial part in the problem of distributed source simulation: Our condition is nontrivial only in the case where the Gàcs-Körner (GK) common information between 
and 
is nonzero, and we conjecture that only scalar Markov chains 
can be simulated otherwise.
and 
are doubly symmetric binary sources with parameters 
respectively. This is a private case of zero Gàcs-Körner (GK) common information between 
is both necessary and sufficient, we show that when 
is close to 
then any successful simulation is close to being scalar in the total variation sense.
