I processi biologici alla base di malattie come l'artrite reumatoide e il cancro sono intimamente connesse e devono essere collegati in modo in cui vengono trattati con farmaci, una serie di MIT studi indica.
Chiave del lavoro: I ricercatori hanno applicato un approccio ingegneristico alla biologia cellulare, utilizzando strumenti matematici e numerici normalmente associati con la disciplina ex.
In una serie di tre articoli, l'ultima delle quali apparve nel numero del 24 marzo del cellulare , professori Douglas A. Lauffenburger, Peter K. Sorger e Michael B. Yaffe, tutti i membri del centro del MIT per ricerca sul cancro, ha guidato un team di scienziati e ingegneri nel guardare come le cellule di prendere decisioni di vita o di morte. Capire cosa punte di una cella verso la sopravvivenza o la morte è la chiave per curare le malattie e la lotta contro il cancro attraverso la terapia farmacologica radioterapia e chemioterapia.
I ricercatori hanno esaminato il fattore di necrosi tumorale (TNF), una sostanza prodotta dal sistema immunitario che promuove la morte cellulare, e di due ormoni prosurvival, fattore di crescita epidermico (EGF) e l'insulina. TNF e FEG indurre prosurvival segnali contrastanti e prodeath, e il "crosstalk" tra questi segnali non è ben compreso. Gli studi del MIT forniscono la prima immagine grande di come questi due fattori chiave interagiscono in tempo e nello spazio.
Gli studi hanno scoperto un collegamento sorprendente tra le malattie infiammatorie e tumorali che potrebbero cambiare il modo in queste patologie vengono trattate in futuro.
I ricercatori hanno esaminato le possibilità di utilizzare farmaci in combinazione per aumentare il loro valore terapeutico nella lotta contro i tumori. I risultati dei tre studi del MIT hanno implicazioni per come due classi di farmaci che coinvolgono TNF e FEG comune influenzare i processi biologici nel corpo.
Farmaci che inibiscono il TNF vengono usati per trattare malattie debilitanti croniche infiammatorie come l'artrite reumatoide. Eppure TNF, che provoca l'infiammazione, porta anche alla generazione dei segnali FEG che giocano un ruolo in molti tumori. (Il cancro Herceptin seno della droga, per esempio, agisce bloccando EGF-indotta segnali.) "TNF dovrebbe uccidere le cellule. E 'illogico che promuove allo stesso tempo la sopravvivenza cellulare, inviando un segnale di' autocrina 'FEG a se stessa", ha detto Sorger, un professore di biologia e direttore del Centro del MIT per i processi decisionali cella. Autocrina messaggi FEG sono analoghi a te imbucare una lettera. Nel caso del TNF, le cellule anche rispedisco la risposta attraverso un altro ormone, IL-1.
"Con quello che ora capire circa le interazioni tra questi due fattori, dovremmo puntare ad aumentare il valore terapeutico di questi farmaci", ha detto Sorger. "C'è una connessione fondamentale tra molecolare di malattie come l'artrite reumatoide e il cancro loro cascate proteiche sono collegati;. Stimola il processo uno dell'altro."
"Nello sviluppo della droga, vogliamo identificare gli hub molto importante nella rete dovremmo essere targeting e quando dovremmo essere li targeting", ha detto Yaffe, professore associato di biologia e ingegneria biologica. "E 'la chiave per capire il punto più critico nel ciclo cellulare per il farmaco di intervenire. Questo lavoro contribuirà a raggiungere questo obiettivo".
Tra le cellule che rivestono l'intestino di una persona con malattia infiammatoria intestinale, due campi diversi sono in guerra. TNF lancia un attacco, uccidendo molte delle cellule epiteliali della superficie, mentre FEG lotta per mantenere le cellule vive e dividendo per riparare i danni.
In ogni cellula, i geni creano le proteine, i mattoni della vita. Oltre a svolgere le funzioni di mantenere in vita della cellula, alcune proteine come il TNF e il lavoro FEG come segnali, accendere o spegnere altri geni. In un effetto a cascata, le proteine da questi geni possono influenzare i geni ancora di più. Cosa c'è di più, una singola proteina si comporta diversamente in diversi punti nel tempo: Una proteina può fare una cosa subito dopo la stimolazione e qualcos'altro in seguito.
I ricercatori vogliono essere in grado di prevedere come le cellule rispondono a piccole variazioni molecolari che spronarli a sviluppare, moltiplicare o morire. Se i ricercatori sapevano esattamente quanto di una certa proteina è stata necessaria per uccidere una cellula tumorale ed esattamente quando nel ciclo di vita della cellula sarebbe più letale, la droga potrebbe essere progettati su misura per distruggere le cellule maligne lasciando le cellule normali intatte, Yaffe ha detto.
Ma per molti cellulari decisione reti, semplicemente non c'è abbastanza informazioni sulle proteine di segnalazione e le reazioni di costruire un modello credibile che permetta previsioni accurate da fare. In grado di progettare un modello efficace senza misurare ognuna delle decine di migliaia di proteine in una cellula?