Todos os dias, seu corpo substitui bilhões de células – e, no entanto, seus tecidos estão completamente organizados. Como é possível?
Christian Care Helen F. Uma equipe de pesquisadores do Centro de Câncer da Universidade de Graham e do Instituto de Pesquisa e Delaware acredita que eles receberam uma resposta. Em um novo estudo publicado no Journal of Scientific BiologiaEles mostram que apenas cinco regras básicas podem explicar como o corpo mantém estruturas complexas de tecidos como o cólon, por exemplo, até suas células estão morrendo e substituídas constantemente.
Este estudo é um produto de mais de 15 anos de matemáticos e biólogos do câncer para desbloquear as regras que conduzem a estrutura do tecido e o comportamento celular.
“Pode ser uma versão biológica de um plano”, o Centro Coly de Pesquisa de Câncer Translacional e Cientista Sênior de Pesquisa, MD, PhD Bruce Boman, um departamento de Ceia Cristão de Ciências Biológicas e Ciência da Matemática da Universidade de Delaware. “Assim como temos um código genético que explica como nossos genes funcionam, também podemos ter um ‘código de tecido’ que explica como nossos corpos são de maneira tão consistente com o tempo”.
A matemática é combinada com drogas
Os pesquisadores usaram modelagem matemática – basicamente, criando uma simulação de computador sobre como as células se comportam – para ver se as poucas regras podem explicar a estrutura altamente organizada do revestimento do cólon. Este é o local ideal para o estudo: as células do cólon são renovadas a cada poucos dias, mas o tamanho e a estrutura geral permanecem significativamente estáveis.
Depois de executar muitas simulações e refinar seus modelos, a equipe identificou cinco principais regras biológicas que parecem conduzir a estrutura e o comportamento das células:
- Durante o departamento de células.
- A ordem é onde as células são divididas.
- Divida as células na direção e mova -se.
- Quantas vezes as células são divididas.
- Quanto tempo uma célula sobrevive antes da morte de uma célula.
“Essas regras trabalham juntas como coreografia”, Gilberto Sloineigar, PhD, professor de ciência matemática da Universidade de Delaware. “Eles controlam onde as células estão divididas e quanto tempo estão por perto – e parece e funciona da maneira como os tecidos devem ser feitos a elas”.
Decodificação do tecido humano
Os pesquisadores acreditam que essas regras podem ser aplicadas não apenas no cólon, mas também em vários tecidos em todo o corpo – pele, fígado, cérebro e além. Se for verdadeiro, esse “código de tecido” pode entender melhor como o tecido cura os tecidos após a lesão, como ocorre os defeitos congênitos e como interromper o código, como o câncer se desenvolve.
Boman explicou dessa maneira: “Seus tecidos não estão apenas crescendo e encolhem aleatoriamente, eles sabem que sabem como serão, e sabem como podem retornar a esse estado.
As células humanas deste trabalho também têm um impacto importante para o Atlas, é uma cooperação científica global que funciona para cada mapa do tipo de célula no corpo humano. Embora o objetivo do Atlas seja o que é cada célula e o que está fazendo em um certo momento, este novo estudo fornece uma estrutura dinâmica para entender como essas células são organizadas ao longo do tempo. Regras simples e universais que gerenciam o comportamento celular e as estruturas de tecidos, procurando esforços futuros não apenas para descrever as células, mas também podem ajudar a prever como a saúde e a doença se comportam.
Influência para doenças e descobertas
Uma das razões para se tornar modelos matemáticos do que o partido é os testes tradicionais de biologia é que é extremamente difícil observar como cada célula se comporta no tecido em tempo real. No entanto, com os modelos de computador, os pesquisadores podem executar simulações que revelam padrões e mobilidade ocultos da visão.
Esse tipo de cooperação entre biologia e matemática reflete uma ampla mudança de como os cientistas atingem problemas complexos. Também é integrado às prioridades nacionais: o desafio “Regras” da National Science Foundation para desvendar os princípios básicos que conduzem a vida dos pesquisadores. Este estudo é um passo poderoso nessa direção.
Entre as próximas etapas da equipe, as previsões do modelo são examinadas experimentalmente, refinam -a com dados adicionais e exploram sua relevância na biologia do câncer – especialmente como os códigos de tumor podem crescer ou metástases.
“É apenas o começo”, disse Selineger. “Depois de identificar as regras, você pode começar a fazer uma pergunta totalmente nova e talvez também possa aprender a decidir o que está errado.”
O projeto foi fornecido pelo National Health Institutes, National Science Foundation, Lisa Dean Mosley Foundation, Delaware Bioscience Center for Advanced Technology (CAT) e UNlll Graduate Research Fellowship.
