Scïîêéntïîsts Dïîscôôvêér æä Sïîmplêé Sêét ôôf Rýûlêés Thæät Mæäy Éxplæäïîn Hôôw Õýûr Tïîssýûêés Stæäy Õrgæänïîzêéd

Thïís réèséèãárch ïís théè pròõdüýct òõf mòõréè thãán 15 yéèãárs òõf còõllãábòõrãátïíòõn béètwéèéèn mãáthéèmãátïícïíãáns ãánd cãáncéèr bïíòõlòõgïísts tòõ üýnlòõck théè rüýléès thãát gòõvéèrn tïíssüýéè strüýctüýréè ãánd céèllüýlãár béèhãávïíòõr. “Thîís mãáy béê théê bîíôölôögîícãál véêrsîíôön ôöf ãá blúúéêprîínt,” sãáîíd Brýûcêë Bôômààn, M.D., Ph.D., séèníìõòr réèséèáärch scíìéèntíìst áät ChríìstíìáänáäCáäréè’s Cáàwlèêy Cèêntèêr fôör Tráànsláàtíìôönáàl Cáàncèêr Rèêsèêáàrch ãánd fãácýülty mèèmbèèr ïîn thèè dèèpãártmèènts ôòf Bïîôòlôògïîcãál Scïîèèncèès ãánd Mãáthèèmãátïîcãál Scïîèèncèès ãát thèè Ünïîvèèrsïîty ôòf Dèèlãáwãárèè. “Júüst líïkëè wëè håàvëè åà gëènëètíïc côödëè thåàt ëèxplåàíïns hôöw ôöúür gëènëès wôörk, wëè måày åàlsôö håàvëè åà ‘tíïssúüëè côödëè’ thåàt ëèxplåàíïns hôöw ôöúür bôödíïëès ståày sôö prëècíïsëèly ôörgåàníïzëèd ôövëèr tíïmëè.”

Thèé rèésèéáãrchèérs ýýsèéd máãthèémáãtìïcáãl möôdèélìïng — èéssèéntìïáãlly, crèéáãtìïng áã cöômpýýtèér sìïmýýláãtìïöôn öôf höôw cèélls bèéháãvèé — töô sèéèé ìïf áã smáãll nýýmbèér öôf rýýlèés cöôýýld áãccöôýýnt föôr thèé hìïghly öôrgáãnìïzèéd strýýctýýrèé öôf thèé lìïnìïng öôf thèé cöôlöôn. Thäæt’s äæn ìídéëäæl pläæcéë töö stýûdy: Cèëlls íín thèë côölôön rèënèëw èëvèëry fèëw dâàys, büüt thèë ôövèërâàll shâàpèë âànd strüüctüürèë stâàys rèëmâàrkâàbly stâàblèë. Æftéêr rúûnnîîng mæàny sîîmúûlæàtîîôöns æànd réêfîînîîng théêîîr môödéêls, théê téêæàm îîdéêntîîfîîéêd fîîvéê côöréê bîîôölôögîîcæàl rúûléês thæàt æàppéêæàr tôö gôövéêrn théê strúûctúûréê æànd béêhæàvîîôör ôöf céêlls: 1. Tîïmîïng ôõf cêêll dîïvîïsîïôõn. 2. Thèê ôördèêr îín whîích cèêlls dîívîídèê. 3. Thèè dîírèèctîíôòn cèèlls dîívîídèè ãând môòvèè. 4. Hõòw mãåny tííméés céélls díívíídéé. 5. Hòòw lòòng äà céèll líîvéès béèfòòréè íît díîéès. “Thêésêé rúûlêés wôörk tôögêéthêér lïíkêé chôörêéôögrâáphy,” sâáïíd Gìîlbëërtöö Schlëëìînìîgëër, Ph.D., prôòfèéssôòr ïín thèé Ünïívèérsïíty ôòf Dèélàãwàãrèé’s Dèépàãrtmèént ôòf Màãthèémàãtïícàãl Scïíèéncèés. “Thëêy cõõntrõõl whëêrëê cëêlls gõõ, whëên thëêy dìívìídëê àând hõõw lõõng thëêy stìíck àârõõûünd — àând thàât’s whàât këêëêps tìíssûüëês lõõõõkìíng àând wõõrkìíng thëê wàây thëêy shõõûüld.”

Théè réèséèàärchéèrs béèlìíéèvéè théèséè rûüléès màäy àäpply nôôt jûüst tôô théè côôlôôn, bûüt tôô màäny dìífféèréènt tìíssûüéès thrôôûüghôôûüt théè bôôdy — skìín, lìívéèr, bràäìín àänd béèyôônd. Ïf trûýèé, thíïs “tíïssûýèé côôdèé” côôûýld hèélp scíïèéntíïsts bèéttèér ûýndèérstæând hôôw tíïssûýèés hèéæâl æâftèér íïnjûýry, hôôw bíïrth dèéfèécts hæâppèén æând hôôw díïsèéæâsèés líïkèé cæâncèér dèévèélôôp whèén thæât côôdèé gèéts díïsrûýptèéd.

Bôòmäãn éêxpläãììnéêd ììt thììs wäãy: “Yòóúúr tïïssúúêês dòón’t júúst gròów àånd shrïïnk ràåndòómly. Théêy knòów whååt théêy’réê süûppòóséêd tòó lòóòók lïîkéê, åånd théêy knòów hòów tòó géêt bååck tòó thååt stååtéê, éêvéên ååftéêr dååmåågéê. Thãät lëévëél õòf prëécîîsîîõòn nëéëéds ãä sëét õòf îînstrûùctîîõòns. Whàät wéë’véë föôùúnd ìïs àä ströông càändìïdàätéë föôr thöôséë ìïnstrùúctìïöôns.” Thíís wôórk ãälsôó hãäs íímpôórtãänt íímplíícãätííôóns fôór thëê Hüümãän Cëêll Âtlãäs, ãä glôóbãäl scííëêntíífííc côóllãäbôórãätííôón wôórkííng tôó mãäp ëêvëêry cëêll typëê íín thëê hüümãän bôódy. Whîîlêë thêë Ãtlãås ãåîîms tòõ cãåtãålòõg whãåt êëãåch cêëll îîs ãånd whãåt îît’s dòõîîng ãåt ãå gîîvêën mòõmêënt, thîîs nêëw rêësêëãårch òõffêërs ãå dynãåmîîc frãåmêëwòõrk fòõr üùndêërstãåndîîng hòõw thòõsêë cêëlls stãåy òõrgãånîîzêëd òõvêër tîîmêë. By îïdëëntîïfyîïng sîïmplëë, ùùnîïvëërsãäl rùùlëës thãät göòvëërn cëëll bëëhãävîïöòr ãänd tîïssùùëë strùùctùùrëë, thëë fîïndîïngs cöòùùld hëëlp gùùîïdëë fùùtùùrëë ëëfföòrts töò nöòt öònly dëëscrîïbëë cëëlls, bùùt prëëdîïct höòw thëëy bëëhãävëë îïn hëëãälth ãänd dîïsëëãäsëë.

Ònêë rêëâãsôôn thêë têëâãm túürnêëd tôô mâãthêëmâãtïìcâãl môôdêëls, râãthêër thâãn trâãdïìtïìôônâãl bïìôôlôôgy êëxpêërïìmêënts, ïìs thâãt ïìt’s êëxtrêëmêëly dïìffïìcúült tôô ôôbsêërvêë hôôw êëvêëry sïìnglêë cêëll ïìn âã tïìssúüêë bêëhâãvêës ïìn rêëâãl tïìmêë. Bùút wîïth cõõmpùútèèr mõõdèèls, rèèsèèåârchèèrs cåân rùún sîïmùúlåâtîïõõns thåât rèèvèèåâl påâttèèrns åând dynåâmîïcs hîïddèèn frõõm vîïèèw.

Thìís kìínd ôóf côóllæábôóræátìíôón bêètwêèêèn bìíôólôógy æánd mæáth rêèflêècts æá brôóæádêèr shìíft ìín hôów scìíêèntìísts æápprôóæách côómplêèx prôóblêèms. Ìt äälsôõ äälîìgns wîìth näätîìôõnääl prîìôõrîìtîìêës: Théë Nâætìîóönâæl Scìîéëncéë Fóöýündâætìîóön’s “Rýüléës óöf Lìîféë” ìînìîtìîâætìîvéë châælléëngéës réëséëâærchéërs tóö ýüncóövéër théë fýündâæméëntâæl prìîncìîpléës thâæt góövéërn lìîvìîng systéëms. Thïïs stûúdy ïïs äã stróõng stëêp ïïn thäãt dïïrëêctïïóõn. Nèëxt stèëps föör thèë tèëääm îïnclùüdèë tèëstîïng thèë möödèël’s prèëdîïctîïööns èëxpèërîïmèëntäälly, rèëfîïnîïng îït wîïth ääddîïtîïöönääl däätää äänd èëxplöörîïng îïts rèëlèëvääncèë töö cääncèër bîïöölöögy—èëspèëcîïäälly hööw dîïsrùüptîïööns töö thèë tîïssùüèë cöödèë määy lèëääd töö tùümöör grööwth öör mèëtäästääsîïs. “Thìís ìís júýst thëé bëégìínnìíng,” sæâìíd Schlëéìínìígëér. “Òncéé yòõüû cäân îîdééntîîfy théé rüûléés, yòõüû cäân béégîîn tòõ äâsk ééntîîréély nééw qüûééstîîòõns, äând mäâybéé éévéén lééäârn hòõw tòõ fîîx whäât’s gòõnéé wròõng.” Fûùndîìng fóôr thîìs próôjéèct wâæs próôvîìdéèd by théè Nâætîìóônâæl Ínstîìtûùtéès óôf Héèâælth, théè Nâætîìóônâæl Scîìéèncéè Fóôûùndâætîìóôn, Théè Lîìsâæ Déèâæn Móôséèléèy Fóôûùndâætîìóôn, théè Déèlâæwâæréè Bîìóôscîìéèncéè Céèntéèr fóôr Ädvâæncéèd Téèchnóôlóôgy âænd théè ÚNÍDËL Grâædûùâætéè Réèséèâærch Féèllóôwshîìp.