Desde su nacimiento hasta su muerte, las células llevan una existencia llena de acontecimientos. Gracias a la genómica unicelular, ahora se puede analizar su destino en poblaciones de células grandes. Sin embargo, este método destruye la célula, lo que dificulta sacar conclusiones sobreLa dinámica del desarrollo celular.
Para abordar este problema, los investigadores del Helmholtz Zentrum München y la Universidad de Massachusetts usan pseudodinámica, un modelo matemático que estima procesos de desarrollo a partir de observaciones de series de tiempo de células individuales. Su informe ha sido publicado en Biotecnología de la naturaleza .
En su núcleo, las células madre transportan el ADN que es el modelo de cualquier órgano o tejido. De este modo, pueden dar lugar a varios tipos de células, como las células de la piel o las células formadoras de sangre. Dependiendo de su tipo,las células creadas realizan tareas específicas en el cuerpo. Proliferan, maduran, envejecen y finalmente mueren por apoptosis. "Nos hicimos dos preguntas", explica el profesor Fabian Theis, director del Instituto de Biología Computacional ICB, Helmholtz Zentrum München yProfesor de Modelado Matemático de Sistemas Biológicos, Universidad Técnica de Munich TUM. "¿Qué factores determinan el tipo de célula final, por ejemplo, si se forma una célula de la piel? ¿Y cómo se desarrolla el número de células de un tipo en un órgano?que, por ejemplo, nuestro sistema inmune tiene la cantidad correcta de células T? Como ambas preguntas están directamente conectadas, nos propusimos responderlas dentro de un modelo global "
Tales consideraciones no son nuevas en el ICB. Utilizando la transcripción, los investigadores del Instituto ya habían descubierto cómo se regula la formación de diferentes tipos de células sanguíneas a partir de células madre sanguíneas. Desarrollaron un algoritmo llamado Pseudotime de difusión, que les permitió reconstruirqué genes se expresan consecutivamente y cómo se ramifican las trayectorias de desarrollo de los diferentes tipos de células. Gracias al nuevo modelo matemático, la interpretación de tales resultados se simplificará enormemente en el futuro.
Información sobre puntos en el tiempo que son casi imposibles de registrar en experimentos
"Desarrollamos la pseudodinámica como un nuevo modelo matemático para simular el destino de las células", informa David Fischer del ICB, quien es, junto con Anna Fiedler, la coautora principal del estudio ". En el proceso, tambiénconsiderar factores como el tamaño de una población celular y los cambios que experimenta en una serie de tiempo. Esto nos permite estimar la presión de selección y la formación de nuevas células como parámetros y predecir el estado de desarrollo en nuevos momentos ", dice Fischer"Con nuestro modelo, podemos determinar cómo se regula la proliferación y muerte celular en las diferentes etapas del ciclo de desarrollo completo y qué tan fuerte es realmente este sistema de control".
El equipo de investigación, que incluyó al Prof. Theis, Dr. Jan Hasenauer ICB, Prof. Heiko Lickert, Instituto de Investigación de Diabetes y Regeneración IDR, Helmholtz Zentrum München y PhD Rene Maehr, Facultad de Medicina de la Universidad de Massachusetts, Universidad deMassachusetts, así como los dos primeros autores, realizaron pruebas pseudodinámicas con células T células del sistema inmunitario y células beta células pancreáticas. Su herramienta describe tanto la proliferación como las tasas apoptóticas de las células. Si mueren muchas células beta, esto lleva a la diabetes tipo 1. "Los mecanismos que inducen la proliferación y la muerte son a menudo difíciles de diferenciar, según los datos actuales", explica Theis. Él ve la pseudodinámica como "la primera herramienta de investigación básica que permitirá que las preguntas vitales que enfrenta la biología seanexaminado a nivel de celda única "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Helmholtz Zentrum München - Centro Alemán de Investigación para la Salud Ambiental . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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