Nye matematiske rammer kaster lys over, hvordan celler kommunikerer for at danne et embryo

Et team af forskere fra University of California, Berkeley, har udviklet en ny matematisk ramme, der kaster lys over, hvordan celler kommunikerer for at danne et embryo. Rammen, offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications, kunne hjælpe forskere med bedre at forstå, hvordan udviklingsdefekter opstår, og hvordan de potentielt kan korrigeres.

Under embryonal udvikling kommunikerer celler med hinanden gennem en række kemiske signaler. Disse signaler fortæller cellerne, hvornår de skal dele sig, hvornår de skal differentiere, og hvornår de skal bevæge sig. Den præcise koordinering af disse cellulære processer er afgørende for den korrekte dannelse af et embryo.

Imidlertid har kompleksiteten af ​​cellulær kommunikation under embryonal udvikling gjort det vanskeligt for forskere at forstå, hvordan det hele fungerer. Den nye matematiske ramme udviklet af Berkeley-forskerne giver en måde at forenkle og analysere denne kompleksitet.

Rammen er baseret på ideen om, at cellulær kommunikation kan repræsenteres som et netværk af interaktioner. I dette netværk er hver celle repræsenteret af en knude, og interaktionerne mellem celler er repræsenteret af kanter. Styrken af ​​hver interaktion er repræsenteret ved en vægt.

Ved at analysere strukturen af ​​dette netværk var forskerne i stand til at identificere nøgletræk, der er afgørende for embryonal udvikling. De fandt ud af, at netværket er meget sammenkoblet, hvor hver celle interagerer med mange andre celler. De fandt også ud af, at netværket er organiseret i moduler eller grupper af celler, der interagerer stærkere med hinanden end med celler i andre moduler.

Disse resultater tyder på, at cellulær kommunikation under embryonal udvikling er meget koordineret, og at defekter i denne koordination kan føre til udviklingsdefekter. Den nye matematiske ramme giver videnskabsfolk et værktøj til at studere disse defekter og udvikle potentielle terapier.

"Vores rammer giver en måde at forstå, hvordan celler kommunikerer for at danne et embryo," sagde undersøgelsens hovedforfatter Dr. Boris Ryvkin. "Denne forståelse kan hjælpe os med at identificere årsagerne til udviklingsdefekter og udvikle nye måder at forhindre dem på."

Forskerne planlægger at bruge deres nye rammer til at studere en række udviklingsdefekter, herunder fødselsdefekter og kræft. De håber, at deres arbejde vil føre til ny indsigt i disse sygdomme og nye behandlinger for dem.