ÖZET: Araştırmacılar hücrelerin kutuplarını (yönlerini) şaşırdığı, kanser gibi hastalıklarda nelerin olup bittiğine dair anlayışımızı geliştirebilecek yeni bir matematiksel araç geliştirdiler. Araştırmacıların elde ettiği sonuç, döllenmiş yumurta hücresinin gelişip tamamlanmış bir organizmaya nasıl dönüştüğüne dair anlayışımızı ilerletiyor. İster tek tek organlar ister bütün bir vücut olsun biyolojik formlar embriyonik gelişim ya da yetişkinlik evresi boyunca olduğu gibi – büyük ölçüde isabetli bir biçimde çoğaltılabilir ya da korunabilir.
Hücrelerin doku hasarlarını onarmak için hangi yapıları kuracaklarını nasıl “bildikleri”nin sorusu hala yanıtsızdır:
Çok hücreli organizmalar dokularını ve organlarını oluşturan son derece karmaşık yapılar geliştirebilirler. Ayrıca bu organizmaların yaralanmalardan sonra bu yapıların mükemmel kopyalarını da yeniden üretebilirler. Bu yeniden üretim süreci, bölünen ve birbirleriyle etkileşime giren hücreler tarafından tabakaların kıvrımlanmasını içerir. Gelişim ve doku onarımı esnasında oluşan bazı ara adımlar hakkında pek çok şeyin anlaşılmasına karşın, almaları gerekenin hangi form olduğunu binlerce hücrenin nasıl olup da buldukları bilinmemektedir.
Matematiksel Modeli Oluşturma:
Makalenin baş yazarı, Kopenhag Üniversitesi (Danimarka) StemPhys Kök Hücre Karar Verme Merkezi’nden doktora öğrencisi Silas Boye Nissen: “Bu çalışmada hücrelerin kıvrımlanmış tabaka ve tüpleri nasıl oluşturduklarını ve bu sürecin gelişimde görüldüğü gibi nasıl eksiksiz olarak yinelendiğini görmek istedik. Bu soruyu yanıtlamak için iki tür hücre kutbunu (yönünü) modelleyebilen ve birçok hücrenin kendilerini kıvrımlanmış tabaka ve organlar halinde nasıl organize ettiklerini taklit edebilen matematiksel bir araç geliştirdik.” Araştırmacılar modeldeki iki kutuptan birini değiştirerek zengin form çeşitliliğini taklit edebileceklerini keşfettiler. Formlardaki farklılıkları belirleyen iki etmen vardı: hücrelerin ve dış sınırların ilk düzenlenişleri – içerideki embriyonun gelişimini etkileyen yumurta formunda olduğu gibi..
Model, kutupların değiştirildiği çok sayıda teorik senaryoyu keşfederek, odağı deneyle test edilecek birkaç teoriyle daraltabildi. Organların laboratuvarda yetiştirilmiş küçültülmüş (Organoit [Organımsı] olarak adlandırılan) versiyonlarında, model, organoitin çevresinin sebep olduğu dış baskı daha az, daha derin ve uzun kıvrımlara neden olacakken, hücrelerin dengesiz büyümesinin büyüyen organoitte sığ kıvrımların gelişimine neden olacağını hızlıca öngördü. Bu, modelin beyin ya da pankreas gibi kıvrık organların nasıl biçimlendiğini daha iyi anlamamızı sağlayabileceği anlamına geliyor.
Biyolojik şekillerin oluşumu birkaç basit kural içerir:
Makalenin yazarlarından, Kopenhag Üniversitesi Yaşam Modelleri Merkezi (CMOL) Yöneticisi kıdemli yazar Profesör Kim Sneppen şöyle söylüyor: “Bulgularımız tek tek hücrelerin özelliklerinin binlerce hücrenin oluşturduğu şekillerde farklılıklara nasıl yol açtığını daha iyi anlamamızı sağlıyor.” Kıdemli eş yazar Trusina ise şöyle devam ediyor: “Çalışmamız vücudun parçalarının şekil almak için ayrıntılı talimatlara ihtiyaç duymayacağını, bunun yerine hücrelerin birkaç basit kuralı takip etmesiyle ortaya çıkabileceğini gösteriyor. Artık, hücrelerin kutuplarını, kanserde sıklıkla olduğu gibi, yanlış zaman veya yerde kazandıkları veya kaybettikleri durumlarda ne olduğunu keşfedebiliriz.”
Özgün Başlık: Mathematical model can improve our knowledge on cancer
Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2019/01/190115124456.htm
