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L'algoritmo di calcolo di biologia ha potuto contribuire ad ottimizzare gli stati della cultura richiesti per terapia cellulare

La terapia cellulare è una strategia potente per produrre le celle paziente-specifiche e personali per trattare molte malattie, compreso la malattia di cuore ed i disordini neurologici. Ma una sfida importante per le applicazioni di terapia cellulare sta tenendo le celle vive e bene in laboratorio.

Quello può presto cambiare come ricercatori a Duca-NUS facoltà di medicina, Singapore e la Monash University, Australia ha inventato un algoritmo che può predire che molecole sono necessarie tenere le celle in buona salute nelle culture del laboratorio. Hanno sviluppato un approccio di calcolo chiamato EpiMogrify, quello possono predire le molecole state necessarie per segnalare le cellule staminali per trasformarsi le celle specifiche del tessuto, che possono contribuire ad accelerare i trattamenti che richiedono le celle pazienti crescenti in laboratorio.

La biologia di calcolo sta trasformandosi in rapido in un enabler chiave nella terapia cellulare, fornente un modo mettere in cortocircuito gli approcci altrimenti costosi e che richiede tempo di scoperta con gli algoritmi abile progettati.„

Owen Rackham, biologo di calcolo, Duca-NUS

L'assistente universitario Owen Rackham è autore senior e corrispondente dello studio, pubblicato oggi nei sistemi delle cellule del giornale.

In laboratorio, le celle spesso si sviluppano e mantenute nelle colture cellulari, formate di una sostanza, chiamato un media, che contiene le sostanze nutrienti ed altre molecole. È stato una sfida in corso per identificare le molecole necessarie per mantenere le celle di alta qualità nella cultura come pure trovando le molecole che possono incitare le cellule staminali a convertire in altra cella digita.

Il gruppo di ricerca ha sviluppato un modello elaborato dal calcolatore chiamato EpiMogrify che ha identificato con successo le molecole per aggiungere ai media della coltura cellulare per mantenere le cellule nervose in buona salute, chiamate astrocytes e celle del cuore, chiamato cardiomyocytes. Egualmente hanno usato il loro modello per predire con successo le molecole che avviano le cellule staminali per trasformarsi nei astrocytes e i cardiomyocytes.

“La ricerca a Duca-NUS sta pavimentando la strada affinchè le terapie cellulari e la medicina a ricupero entri nella clinica a Singapore ed universalmente; questo studio fa leva la nostra competenza nella biologia di sistemi e di calcolo per facilitare la produzione di buona pratica (GMP) di fabbricazione delle celle di alta qualità per queste applicazioni terapeutiche tanto necessarie,„ ha detto il professore associato Enrico Petretto, che piombo il gruppo della genetica dei sistemi a Duca-NU'ed è un anziano e un autore corrispondente dello studio.

I ricercatori hanno aggiunto le informazioni attuali nel loro modello circa i geni etichettati con gli indicatori epigenetici di cui la presenza indica che un gene è importante per l'identità delle cellule. Il modello poi determina quale di questi geni realmente codificano per le proteine necessarie per l'identità delle cellule. Ulteriormente, il modello comprende i dati circa le proteine che legano ai recettori cellulari per influenzare le loro attività. Insieme, questi informazioni sono usate dal modello elaborato dal calcolatore per predire le proteine specifiche che influenzeranno le identità delle cellule differenti.

“Questo approccio facilita l'identificazione dei termini ottimali della coltura cellulare per le celle di conversione ed anche per la coltura delle celle di alta qualità richieste per le applicazioni di terapia cellulare,„ ha detto professor futuro Jose Polo dell'ARCO il collega, dal Discovery Institute della biomedicina dell'università di Monash e dall'istituto australiano della medicina della ricerca, che è egualmente un anziano e un autore corrispondente dello studio.

Il gruppo ha confrontato le culture facendo uso delle molecole di proteina prevedute da EpiMogrify ad un tipo di coltura cellulare comunemente usata che usa un gran numero di molecole complesse e di prodotti chimici sconosciuti o indefiniti. Hanno trovato che le culture EpiMogrify-predette hanno funzionato pure o persino sorpassavano la loro efficacia.

I ricercatori file per un brevetto sul loro approccio di calcolo e sui fattori che della coltura cellulare ha predetto per il destino di mantenimento e gestente delle cellule. Le molecole prevedute di EpiMogrify sono a disposizione affinchè altri ricercatori esplorino su un database pubblico: http://epimogrify.ddnetbio.com.

“Miriamo a continuare a sviluppare gli strumenti e le tecnologie che possono permettere alle terapie cellulari e portarli efficientemente e sicuro alla clinica come possibile,„ abbiamo detto prof. Rackham di Asst.

“La tecnologia sviluppata può identificare gli stati della coltura cellulare richiesti di manipolare il destino delle cellule e questa facilita coltivare le celle importanti nelle culture chimico-definite per le applicazioni di terapia cellulare,„ ha aggiunto il Dott. il Uma S. Kamaraj, autore principale dello studio e un laureato di Biology di Duca-NUS'Integrated e programma di PhD della medicina.

Source:
Journal reference:

Kamaraj, U.S., et al. (2020) EpiMogrify Models H3K4me3 Data to Identify Signaling Molecules that Improve Cell Fate Control and Maintenance. Cell Systems. doi.org/10.1016/j.cels.2020.09.004.