אוניברסיטת קליפורניה, סן דייגו ביוכימאים פיתחו תוכנת מחשב המסייעת להסביר תעלומה ארוכת שנים: איך את החלבונים אותו יכול לשחק תפקידים שונים במגוון רחב של תהליכים תאיים, כולל אלה המובילים התגובה החיסונית וסרטן.
לפני ממצאי הצוות של UCSD, אשר פורסמו בכתב העת Science, מדענים רבים הביעו ספקות כי גישה חישובית יכול לייצג את המנגנונים המורכבים שבאמצעותם תאים מגיבים לסיגנלים מבחוץ. עם זאת, החוקרים מדווחים כי מודל המחשב שלהם במדויק מנבא התנהגויות מסוים של תאים חיים. הם גם מאמינים כי המודל יש יישומים מעשיים חשובים, כולל המנחה את העיצוב של טיפולים טובים יותר עבור סרטן ומחלות אחרות הקשורות כשלים בתקשורת התא
"הגישה החישובית שלנו גילה עד כמה אותה קבוצה של חלבונים לייצר תפוקות שונות פיזיולוגית בתגובה תשומות רק קצת שונה", הסביר אלכסנדר הופמן, פרופסור לכימיה וביוכימיה, שהוביל את הצוות. "זהו הצעד הראשון לקראת פיתוח תרופות המפריעות אחד התפקידים פתולוגית של חלבונים, אך להשאיר את הפונקציות בריא ללא פגע. לדוגמה, רבים תרופות נגד סרטן הנוכחי להפחית באופן דרמטי את תפקוד מערכת החיסון. דוגמנות המחשב צריך לעשות את זה אפשרי לעצב אנטי סרטן תרופות שלא להחליש את המערכת החיסונית של החולים ".
המודל הממוחשב כולל 70 משוואות לתת דין וחשבון על התנהגותם של חמישה חלבונים ושלושה מולקולות RNA של "מסלול איתות NF-kappaB", המסדירה גנים המעורבים, פונקציה סרטן, דלקת החיסונית מוות של תאים. המשוואה כל לוקח בחשבון פרמטרים שונים, כגון כמה מהר חלבון מסונתז, או כמה מהר הוא מושפל.
החוקרים בחרו את NF-kappaB חלבונים כי יש גוף רחב של מחקר קודם, כי הם הצליחו לצייר על מנת להגדיר את הפרמטרים הראשונים במודל. ככל שהם מפתחים את המודל, הם בדקו שוב ושוב ומעודן זה על ידי השוואת התחזיות של המודל עם תוצאות של ניסויים בתאים חיים.
"היופי של סוג כזה של עבודה בינתחומית היא הדרך עגולה כמעט את החיזוי כונן את העיצוב של ניסויים חדשים, והתוצאות איך ניסויים אלה יכול להיות מוזן לתוך המודל כדי לשפר אותה", אמר שאנון ורנר, סטודנטית לתואר שני בכימיה וביוכימיה, מי עשה את העבודה הניסיוני תיאר בעיתון.
לאחר המודל בעקביות לחזות את התנהגותם של תאים חיים במגוון של תנאי הניסוי, החוקרים השתמשו במודל להסיק מה קורה בתוך התאים בפירוט רב הרבה יותר מאשר יהיה אפשרי באמצעות ניסויי מעבדה בלבד.