Kuinka immuunijärjestelmä käyttää kaaosta sairauksien estämiseksi
Uusi tutkimus ilmestyy lehdessä Luontoviestintä, paljastaa uuden mekanismin, joka on pelissä solutoiminnossa. Kaoottiset proteiinipitoisuuksien vaihtelut auttavat pitämään immuunijärjestelmämme valppaana ja toiminnallisena estäen kroonisia sairauksia, kuten syöpää ja diabetesta.
Nykyaikainen tutkimus on paljastanut monet syövässä esiintyvistä viallisista mekanismeista, mutta tiede on vielä paljon löydettävissä.
Solutasolla osa näistä mekanismeista pyörii sen ympärillä, mitä lääketieteen asiantuntijat kutsuvat signalointireiteiksi. Solun signalointireitit säätelevät solujen kasvua, eloonjäämistä ja lisääntymistä.
Syöpässä jotkut signalointiproteiinit ovat hyperaktiivisia, mikä johtaa kasvainsolujen kasvuun ja lisääntymiseen, kun taas toiset - jotka normaalisti toimisivat tuumorisuppressoreina - eivät toimi oikein.
Soluissa olevan dynamiikan ymmärtäminen on siis avain syövän ja monien muiden kroonisten sairauksien ehkäisyyn ja voittamiseen.
Uusi tutkimus on saattanut olla tältä osin uraauurtava, koska kolme tutkijaa on löytänyt uuden solujen säätelymekanismin: kaaoksen.
Tohtorintutkija Mathias Heltberg ja professori Mogens Høgh Jensen - molemmat Niels Bohr -instituutista Kööpenhaminan yliopistosta Tanskassa, yhdessä Sandeep Krishnan kanssa Intian Bangaloren biologisen tiedekeskuksesta ryhtyivät tutkimaan, kuinka tietty proteiini stimuloi geeniä toiminta.
Tutkijat havaitsivat, että vastaus on kaoottinen dynamiikka. Tutkittu proteiini on ydintekijä-KB (NF-kB).
NF-kB on avain kehon immuunijärjestelmän pitämiseen valppaana ja toimivana. Joten havainnot voivat auttaa estämään enemmän kuin syöpä: diabetes ja Alzheimerin tauti voivat myös olla kohteita, jos tutkijat ymmärtävät paremmin kehon luonnollisen puolustuksen toiminnan.
Kaaos on välttämätön immuunivasteelle
NF-kB on transkriptiotekijä, joka on kriittinen sekä "synnynnäisten että adaptiivisten immuunitoimintojen" kannalta, ja se välittää myös tulehdusreaktioita. Tämän seurauksena sen tasot kehossa vaihtelevat ajan myötä, mikä vaikuttaa geeni- ja solutoimintaan.
Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että NF-kB-signaloinnilla on myös tärkeä rooli syövässä, joka tarjoaa yhteyden syöpäkehityksen ja tulehduksen välille.
Tässä tutkimuksessa professori Jensen ja hänen kollegansa osoittivat matemaattisten laskelmien ja laboratoriokokeiden avulla, että NF-kB-pitoisuuksien kaoottiset ylä- ja alamäet aktivoivat geenit, jotka muuten pysyisivät hiljaa.
NF-kB-proteiinin on oltava kaoottisessa tilassa aktivoidakseen oikeat geenit, jotka mahdollistavat optimaalisen immuunivasteen, tutkimus osoitti.
Tähän asti tutkijat uskoivat, että kaikki elävät organismit välttivät kaoottista dynamiikkaa. Mutta uusi tutkimus haastaa tämän uskomuksen, koska tutkijat osoittavat, että proteiinipitoisuuksien kaoottiset vaihtelut ovat kriittisiä avaingeenien aktivoimiseksi.
"Kaaos on matemaattisesti hyvin määritelty dynamiikka, jota on esimerkiksi aiemmin käytetty selittämään suuria muutoksia sääjärjestelmissä", kertoo professori Jensen.
"Korkealaatuisten elävien olentojen monimutkaisuuden takia on ilmeistä, että erityyppisissä järjestelmissä esiintyy kaoottista dynamiikkaa. Mutta kuinka kaaoksella on ratkaiseva rooli elävissä soluissa, on aivan uutta ", tutkija lisää.
Vaikutukset diabetekseen, syöpään ja Alzheimerin tautiin
Tutkijat panevat myös merkille havaintojen terapeuttiset vaikutukset. Uudet lääkkeet, Heltberg, tutkimuksen tekijä, voi "varmistaa proteiinin asianmukaisen toiminnan".
"Hoitoihin voi sisältyä myös solujen vetäminen ja testaaminen kehosta sen arvioimiseksi, ovatko solut oikeassa kunnossa oikean heilahtelun saavuttamiseksi", Heltberg jatkaa.
"Jos niitä ei ole, voi olla mahdollista ennustaa ja löytää sairauksia ennen niiden syntymistä."
Professori Jensen yhtyy:
"Tuloksilla voi olla valtava vaikutus ymmärrykseen siitä, miten immuunijärjestelmä toimii ja kuinka joidenkin vakavimpien sairauksien, kuten diabeteksen, syövän ja Alzheimerin taudin, esiintyminen voidaan välttää."
Professori Mogens Høgh Jensen
