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I ricercatori hanno infranto il codice per la comunicazione cellulare

La conoscenza di come le cellule comunicano è una chiave importante per comprendere molti sistemi biologici e malattie. Un team di ricerca guidato da ricercatori dell’Università di Göteborg ha ora utilizzato una combinazione unica di metodi per mappare il meccanismo alla base della comunicazione cellulare. I loro risultati possono potenzialmente migliorare la comprensione del meccanismo alla base del diabete di tipo 2.

Sappiamo che la comunicazione umana è importante, ma la comunicazione tra le cellule del nostro corpo è altrettanto vitale. I processi in cui le cellule sincronizzano e coordinano il loro comportamento sono necessari affinché un organismo funzioni e gli organi umani siano in grado di svolgere le loro funzioni.

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“Come fanno le cellule a passare dai monologhi ai dialoghi? In che modo le cellule passano dall’agire come individui all’agire come comunità? Dobbiamo comprendere meglio questo comportamento complesso e difficile da studiare”, afferma Caroline Beck Adiels, docente senior presso il Dipartimento of Physics presso l’Università di Gothenburg.

Ho trovato il meccanismo alla base della comunicazione cellulare

È responsabile dello studio ora pubblicato sulla rivista scientifica PNAS , in cui i ricercatori hanno stabilito un metodo per studiare la comunicazione cellulare. Nello studio, hanno mappato con successo il meccanismo alla base della comunicazione cellulare nel processo metabolico, utilizzando piccole camere di coltura che consentono il controllo dell’ambiente intorno alle cellule.

I ricercatori hanno scelto di studiare le cellule di lievito, poiché sono simili alle cellule umane, e si concentrano sulle oscillazioni glicolitiche, una serie di reazioni chimiche durante il metabolismo in cui la concentrazione di sostanze può pulsare o oscillare. Lo studio ha mostrato come le cellule che inizialmente oscillavano indipendentemente l’una dall’altra sono passate ad essere più sincronizzate, creando popolazioni di cellule parzialmente sincronizzate.

“Una delle cose uniche di questo studio è che siamo stati in grado di studiare singole cellule invece che semplicemente intere popolazioni cellulari. Questo ci ha permesso di essere davvero in grado di vedere come le cellule passano dal loro comportamento individuale al coordinamento con i loro vicini. Siamo stati in grado di mappare il loro comportamento sia temporalmente che spazialmente, vale a dire quando accade qualcosa e in quale cellula “, afferma Beck Adiels.

Offre opportunità per comprendere il diabete di tipo 2

Secondo Beck Adiels, questa conoscenza può essere applicata a molti altri sistemi biologici e cellule più complesse in cui il comportamento cellulare coordinato gioca un ruolo importante. Questo tipo di comportamento si trova anche in cellule come le cellule del muscolo cardiaco e nelle cellule pancreatiche, che possono essere un pezzo importante del puzzle nella ricerca sul diabete.

“Lo studio può contribuire a capire come le cellule pancreatiche sono regolate e come secernono insulina, il che può aiutarci a capire il meccanismo alla base del diabete di tipo 2. Alla fine, questo potrebbe contribuire allo sviluppo di nuovi farmaci per il trattamento della malattia”.

Lo studio è una collaborazione tra otto ricercatori di università svedesi e internazionali e Caroline Beck Adiels sottolinea che questa collaborazione interdisciplinare è stata fondamentale nello studio del comportamento complesso delle cellule da più prospettive.

“Sono molto orgogliosa di questo lavoro, che non sarebbe stato possibile completare se non avessimo collaborato tra le discipline”, dice.

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Testo: Ulrika Ernström

Titolo dello studio: La comunicazione intercellulare induce onde di sincronizzazione glicolitica tra cellule che oscillano individualmente

Pubblicazione digitale: https: / www. pnas. org / content / 118/ 6 / e2010075118

Rivista scientifica: PNAS , Proceedings of the National Academy of Sciences degli Stati Uniti d’America

Co-autori: Martin Mojica-Benavides, David D. van Niekerk, Mite Mijalkov, Jacky L. Snoep, Bernhard Mehlig, Giovanni Volpe, Mattias Goksör e Caroline B. Adiels

Fatti sulla ricerca e sulla metodologia

 

  • I ricercatori hanno mappato il meccanismo alla base della comunicazione cellulare nel processo metabolico. Le cellule di lievito sono state scelte poiché hanno molte somiglianze con le cellule umane e possono essere utilizzate come organismi modello.
  • Utilizzando piccole camere di coltura (un dispositivo microfluidico), le cellule di lievito possono essere studiate al microscopio controllando l’ambiente circostante. La camera può essere progettata in modo che le celle siano in un unico strato, consentendo di studiarle individualmente.
  • Grazie al fatto che una delle sostanze nella catena metabolica è autofluorescente, cioè emette un debole bagliore quando la cellula è illuminata a una specifica lunghezza d’onda, i ricercatori possono vedere come le cellule comunicano e si sincronizzano.
  • I risultati sperimentali sono stati verificati con un modello matematico dettagliato delle reazioni glicolitiche, applicato ad ogni singola cellula. È stato inoltre sviluppato un software da zero per studiare le varie connessioni del cervello. Questo è stato utilizzato per confermare sia i dati sperimentali che teorici, ma fornisce anche ai ricercatori uno strumento per mettere in scena diverse situazioni di comunicazione cellulare complessa.

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