Οι βιολογικές διαδικασίες υποκείμενες παθήσεις όπως η ρευματοειδής αρθρίτιδα και ο καρκίνος συνδέονται εκ θεμελίων, και θα πρέπει να συνδέεται με το πώς αντιμετωπίζονται με φάρμακα, μια σειρά από MIT μελετών δείχνει.
Κλειδί για το έργο: Οι ερευνητές εφάρμοσαν μια προσέγγιση μηχανικής για την κυτταρική βιολογία, τη χρήση μαθηματικών και αριθμητικών εργαλεία που συνήθως συνδέονται με την πρώην πειθαρχία.
Σε μια σειρά τριών εγγράφων, η τελευταία εκ των οποίων εμφανίστηκε στις 24 του Μαρτίου το θέμα των κυττάρων , καθηγητές Douglas A. Lauffenburger, Πέτρος Κ. Sorger και Michael B. Yaffe, όλα τα μέλη του Κέντρου του MIT για την Έρευνα του Καρκίνου, με επικεφαλής μια ομάδα επιστημόνων και οι μηχανικοί στην εξέταση το πώς τα κύτταρα να κάνει τη ζωή-ή-θάνατος αποφάσεις. Η κατανόηση του τι συμβουλές ενός κελιού προς την επιβίωση ή ο θάνατος είναι το κλειδί για τη θεραπεία ασθενειών και την καταπολέμηση του καρκίνου μέσω ακτινοβολίας, φαρμακευτική αγωγή και τη χημειοθεραπεία.
Οι ερευνητές εξέτασαν τον παράγοντα νέκρωσης όγκων (TNF), μία ουσία που παράγεται από το ανοσοποιητικό σύστημα που προάγει τον κυτταρικό θάνατο, και δύο prosurvival ορμόνες, επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (EGF) και ινσουλίνη. TNF και ΕΤΠ προκαλέσει αντικρουόμενα prosurvival και σήματα prodeath, και η "διαφωνία", μεταξύ αυτών των σημάτων δεν είναι πλήρως κατανοητή. Οι μελέτες MIT παρέχουν την πρώτη μεγάλη εικόνα του πώς αυτοί οι δύο βασικοί παράγοντες αλληλεπιδρούν σε χρόνο και χώρο.
Οι μελέτες αποκάλυψαν μια εκπληκτική σχέση μεταξύ φλεγμονωδών παθήσεων και του καρκίνου που μπορεί να αλλάξει το πώς αυτές οι ασθένειες αντιμετωπίζονται στο μέλλον.
Οι ερευνητές έχουν διερευνά τρόπους για τη χρήση φαρμάκων σε συνδυασμό με την αύξηση θεραπευτική αξία τους στην καταπολέμηση όγκων. Τα αποτελέσματα από τις τρεις μελέτες MIT έχει επιπτώσεις για το πώς δύο κατηγοριών φαρμάκων που αφορούν TNF και του ΕΤΠ να επηρεάσει τους κοινούς βιολογικών διαδικασιών στο σώμα.
Τα φάρμακα που αναστέλλουν TNF χρησιμοποιούνται για την αντιμετώπιση εξουθενωτικές χρόνιες φλεγμονώδεις παθήσεις όπως η ρευματοειδής αρθρίτιδα. Ωστόσο TNF, η οποία προκαλεί φλεγμονή, οδηγεί επίσης σε γενιά του ΕΤΠ σήματα που παίζουν ρόλο σε πολλές μορφές καρκίνου. (Ο καρκίνος του μαστού Herceptin ναρκωτικών, για παράδειγμα, λειτουργεί από το κλείδωμα ΕΤΠ που προκαλείται από σήματα.) "TNF υποτίθεται ότι σκοτώνουν τα κύτταρα. Είναι αντιφατικό ότι ταυτόχρονα προωθεί την κυτταρική επιβίωση, στέλνοντας ένα« αυτοκρινούς «σήμα ΕΤΠ για το ίδιο", δήλωσε ο Sorger, ένας καθηγητής της βιολογίας και επικεφαλής του Κέντρου του MIT για τις διαδικασίες απόφασης κυττάρων. Αυτοκρινούς μηνύματα ΕΤΠ είναι ανάλογη με τον εαυτό σας μια ταχυδρομική επιστολή. Στην περίπτωση του TNF, τα κύτταρα επίσης ταχυδρομείο πίσω την απάντηση μέσω άλλης ορμόνης, της IL-1.
"Με αυτό που σήμερα γνωρίζουμε για τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ αυτών των δύο παραγόντων, στόχος μας πρέπει να αυξηθεί η θεραπευτική αξία από αυτά τα φάρμακα», δήλωσε ο Sorger. "Υπάρχει μια βασική μοριακή σχέση μεταξύ ασθενειών όπως η ρευματοειδής αρθρίτιδα και ο καρκίνος καταρράκτες τους σε πρωτεΐνες είναι συνδεδεμένα?. Ένα διεγείρει τη διαδικασία του άλλου."
"Στην ανάπτυξη φαρμάκων, θέλουμε να προσδιορίσει τα πραγματικά σημαντικούς κόμβους στο δίκτυο θα πρέπει να στοχεύουν και ενώ θα έπρεπε να τους στόχευση», είπε ο Yaffe, αναπληρωτής καθηγητής της βιολογίας και της βιολογικής μηχανικής. «Είναι βασικό να καταλάβουμε το πιο κρίσιμο σημείο του κυτταρικού κύκλου για το φάρμακο να παρέμβει. Το έργο αυτό θα βοηθήσει την επίτευξη αυτού του στόχου."
Ανάμεσα στα επιθηλιακά κύτταρα του εντέρου ενός ατόμου με φλεγμονώδη νόσο του εντέρου, δύο διαφορετικά στρατόπεδα βρίσκονται σε πόλεμο. TNF εξαπολύει επίθεση, σκοτώνοντας πολλά από τα επιθηλιακά κύτταρα επιφάνεια, ενώ η ΕΤΠ παλεύει να κρατήσει τα κύτταρα ζωντανά και διαιρώντας την αποκατάσταση των ζημιών.
Σε κάθε κύτταρο, τα γονίδια δημιουργούν τις πρωτεΐνες, τα δομικά στοιχεία της ζωής. Εκτός από την εκτέλεση των καθηκόντων της διατήρησης του κυττάρου, κάποιες πρωτεΐνες, όπως TNF και ΕΤΠ εργάζονται ως σήματα, ενεργοποίηση ή απενεργοποίηση άλλα γονίδια. Σε ένα φαινόμενο ντόμινο, τις πρωτεΐνες από τα γονίδια αυτά μπορούν να επηρεάσουν ακόμη περισσότερο τα γονίδια. Επιπλέον, μία πρωτεΐνη που συμπεριφέρεται διαφορετικά σε διαφορετικές χρονικές στιγμές: Μια πρωτεΐνη που μπορεί να κάνει ένα πράγμα νωρίς μετά τη διέγερση και κάτι άλλο αργότερα.
Οι ερευνητές θέλουν να είναι σε θέση να προβλέψουν πώς τα κύτταρα θα ανταποκριθεί σε μικροσκοπικά μοριακές αλλαγές που κίνητρο να αναπτύξουν, να πολλαπλασιάσετε ή να πεθάνουν. Αν οι ερευνητές ήξεραν ακριβώς πόσο μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης ήταν αναγκαία για να σκοτώσει ένα καρκινικό κύτταρο και πότε ακριβώς στον κύκλο ζωής του κυττάρου, θα ήταν πιο θανατηφόρα, τα ναρκωτικά θα μπορούσαν να είναι ειδικά σχεδιασμένα για να καταστρέψει τα κακοήθη κύτταρα, αφήνοντας τα φυσιολογικά κύτταρα ανέπαφα, Yaffe είπε.
Αλλά για πολλούς κυτταρικού απόφαση δίκτυα, δεν υπάρχει απλώς δεν είναι αρκετές πληροφορίες για την σηματοδότηση πρωτεϊνών και τις αντιδράσεις για να κατασκευάσει ένα πιστευτό μοντέλο που θα επιτρέπει ακριβείς προβλέψεις που πρέπει να γίνουν. Μπορείτε να σχεδιάσετε ένα αποτελεσματικό μοντέλο χωρίς μέτρηση κάθε μία από τις δεκάδες χιλιάδες των πρωτεϊνών σε ένα κελί;