Un gruppo di ricercatori della Purdue University (US) ha realizzato un modello matematico in grado di descrivere la trasmissione dei segnali cellulari, che potrebbe aiutare gli scienziati a comprendere come le cellule staminali diventino specifici tessuti. La conoscenza di tale processo potrebbe essere utilizzata per capire e curare i disturbi della crescita ed altre malattie.

Durante lo sviluppo embrionale, le proteine si uniscono ai recettori della cellula ed iniziano delle reazioni a catena. Gli input ed output di queste reazioni e meccanismi di feedback sono noti poiché possono essere osservati, ma non sono ancora note le reazioni che avvengono realmente durante il processo di sviluppo.

“Noi vogliamo capire come le cellule staminali diventano tessuti specifici in modo da poter controllare il processo di formazione dei tessuti, che potrebbero essere utilizzati per curare ferite e malattie”, ha detto David Umulis, professore di ingegneria agraria e biologica presso la Purdue University. “Utilizzando un approccio modellistico, possiamo simulare la rete di segnali cellulari per ottenere una migliore comprensione del processo.”

Umulis ha creato un modello in grado di predire accuratamente i risultati delle reazioni, anche quando sono considerati differenti meccanismi di feedback. La sua ricerca, finanziata dall’Istituto Nazionale della Sanità e dalla Purdue University, è stata pubblicata sul giornale Developmental Cell.

“Gli embrioni dei moscerini da frutta costituiscono un modello eccellente per studiare a fondo gli istanti iniziali dello sviluppo degli embrioni. Infatti, nel caso di questi organismi, le relazioni input-output sono facili da osservare. Generalmente si possono studiare solo gli output del processo di sviluppo, ma non si sa nulla di preciso sulle reazioni che determinano tale processo”, ha detto. “Gli embrioni modello si rivelano uno strumento aggiuntivo che può essere usato per facilitare quella comprensione. I modelli possono collegare causa ed effetto.”

La ricerca di Umulis esamina gli embrioni del moscerino della frutta, o drosofila, durante lo sviluppo iniziale per decifrare cosa controlla il processo di specializzazione delle cellule staminali. Durante tale fase, le cellule assumono quelle identità che successivamente determinano i differenti tipi di tessuto nell’organismo adulto. Prima che tale specializzazione avvenga, le cellule staminali potenzialmente posso svilupparsi i molti modi diversi e dare origine a tessuti di diversi tipi. Utilizzare i modelli per analizzare i segnali che le cellule ricevono può aiutare a capire meglio come controllare cellule simili in laboratorio.

Umulis ha detto che il suo modello è un algoritmo che permette ai ricercatori di verificare alcune ipotesi prima di condurre realmente gli esperimenti. Le informazioni raccolte da un modello realistico tridimensionale possono guidare e facilitare il processo di scoperta scientifica.