Scíïèéntíïsts Díïscóòvèér áã Síïmplèé Sèét óòf Rûùlèés Tháãt Máãy Êxpláãíïn Hóòw Õûùr Tíïssûùèés Stáãy Õrgáãníïzèéd

Thïïs rèësèëààrch ïïs thèë próödúüct óöf móörèë thààn 15 yèëààrs óöf cóöllààbóörààtïïóön bèëtwèëèën mààthèëmààtïïcïïààns àànd cààncèër bïïóölóögïïsts tóö úünlóöck thèë rúülèës thààt góövèërn tïïssúüèë strúüctúürèë àànd cèëllúülààr bèëhààvïïóör. “Thïîs màày bëè thëè bïîõõlõõgïîcààl vëèrsïîõõn õõf àà blúüëèprïînt,” sààïîd Brùúcêé Bóõmæån, M.D., Ph.D., sèënïïôôr rèësèëãärch scïïèëntïïst ãät ChrïïstïïãänãäCãärèë’s Cæäwlèêy Cèêntèêr fóôr Træänslæätíïóônæäl Cæäncèêr Rèêsèêæärch æànd fæàcüúlty mèêmbèêr íìn thèê dèêpæàrtmèênts öõf Bíìöõlöõgíìcæàl Scíìèêncèês æànd Mæàthèêmæàtíìcæàl Scíìèêncèês æàt thèê Üníìvèêrsíìty öõf Dèêlæàwæàrèê. “Jùýst lîîkéé wéé háãvéé áã géénéétîîc cóódéé tháãt ééxpláãîîns hóów óóùýr géénéés wóórk, wéé máãy áãlsóó háãvéé áã ‘tîîssùýéé cóódéé’ tháãt ééxpláãîîns hóów óóùýr bóódîîéés stáãy sóó préécîîséély óórgáãnîîzééd óóvéér tîîméé.”

Thèé rèésèéäärchèérs úýsèéd määthèémäätîìcääl móòdèélîìng — èéssèéntîìäälly, crèéäätîìng ää cóòmpúýtèér sîìmúýläätîìóòn óòf hóòw cèélls bèéhäävèé — tóò sèéèé îìf ää smääll núýmbèér óòf rúýlèés cóòúýld ääccóòúýnt fóòr thèé hîìghly óòrgäänîìzèéd strúýctúýrèé óòf thèé lîìnîìng óòf thèé cóòlóòn. Thäæt’s äæn îídêêäæl pläæcêê tòô stûüdy: Cëélls îïn thëé cöölöön rëénëéw ëévëéry fëéw dãæys, búùt thëé öövëérãæll shãæpëé ãænd strúùctúùrëé stãæys rëémãærkãæbly stãæblëé. Àftéêr rúûnnïïng mäæny sïïmúûläætïïôòns äænd réêfïïnïïng théêïïr môòdéêls, théê téêäæm ïïdéêntïïfïïéêd fïïvéê côòréê bïïôòlôògïïcäæl rúûléês thäæt äæppéêäær tôò gôòvéêrn théê strúûctúûréê äænd béêhäævïïôòr ôòf céêlls: 1. Tíìmíìng ôòf cééll díìvíìsíìôòn. 2. Thèê òôrdèêr íín whíích cèêlls díívíídèê. 3. Théê dïîréêctïîóõn céêlls dïîvïîdéê ãánd móõvéê. 4. Hóów määny tïîméês céêlls dïîvïîdéê. 5. Hõõw lõõng àà céêll lïïvéês béêfõõréê ïït dïïéês. “Thééséé rýüléés wòòrk tòògééthéér líîkéé chòòrééòògråäphy,” såäíîd Gìílbèërtôö Schlèëìínìígèër, Ph.D., pròòfêêssòòr îïn thêê Únîïvêêrsîïty òòf Dêêlàáwàárêê’s Dêêpàártmêênt òòf Màáthêêmàátîïcàál Scîïêêncêês. “Thééy còöntròöl whééréé céélls gòö, whéén thééy dïívïídéé âånd hòöw lòöng thééy stïíck âåròöûùnd — âånd thâåt’s whâåt kééééps tïíssûùéés lòöòökïíng âånd wòörkïíng théé wâåy thééy shòöûùld.”

Thêé rêésêéãârchêérs bêélíïêévêé thêésêé rúýlêés mãây ãâpply nòöt júýst tòö thêé còölòön, búýt tòö mãâny díïffêérêént tíïssúýêés thròöúýghòöúýt thêé bòödy — skíïn, líïvêér, brãâíïn ãând bêéyòönd. Ïf trùýëë, thîîs “tîîssùýëë côòdëë” côòùýld hëëlp scîîëëntîîsts bëëttëër ùýndëërstãånd hôòw tîîssùýëës hëëãål ãåftëër îînjùýry, hôòw bîîrth dëëfëëcts hãåppëën ãånd hôòw dîîsëëãåsëës lîîkëë cãåncëër dëëvëëlôòp whëën thãåt côòdëë gëëts dîîsrùýptëëd.

Bõõmàån èëxplàåïînèëd ïît thïîs wàåy: “Yóóúûr tíìssúûêés dóón’t júûst gróów æánd shríìnk ræándóómly. Thèêy knöôw whãæt thèêy’rèê súúppöôsèêd töô löôöôk lîîkèê, ãænd thèêy knöôw höôw töô gèêt bãæck töô thãæt stãætèê, èêvèên ãæftèêr dãæmãægèê. Thæåt lêëvêël òôf prêëcîìsîìòôn nêëêëds æå sêët òôf îìnstrüúctîìòôns. Whãåt wêé’vêé fôôýýnd ïìs ãå strôông cãåndïìdãåtêé fôôr thôôsêé ïìnstrýýctïìôôns.” Thíïs wòörk åälsòö håäs íïmpòörtåänt íïmplíïcåätíïòöns fòör thêê Hùümåän Cêêll Ätlåäs, åä glòöbåäl scíïêêntíïfíïc còöllåäbòöråätíïòön wòörkíïng tòö måäp êêvêêry cêêll typêê íïn thêê hùümåän bòödy. Whïílèé thèé Ãtlàæs àæïíms töó càætàælöóg whàæt èéàæch cèéll ïís àænd whàæt ïít’s döóïíng àæt àæ gïívèén möómèént, thïís nèéw rèésèéàærch öóffèérs àæ dynàæmïíc fràæmèéwöórk föór ùündèérstàændïíng höów thöósèé cèélls stàæy öórgàænïízèéd öóvèér tïímèé. By íídéêntíífyííng síímpléê, úûníívéêrsãäl rúûléês thãät gòõvéêrn céêll béêhãävííòõr ãänd tííssúûéê strúûctúûréê, théê fííndííngs còõúûld héêlp gúûíídéê fúûtúûréê éêffòõrts tòõ nòõt òõnly déêscrííbéê céêlls, búût préêdííct hòõw théêy béêhãävéê íín héêãälth ãänd dííséêãäséê.

Önéê réêæásõõn théê téêæám tùùrnéêd tõõ mæáthéêmæátîïcæál mõõdéêls, ræáthéêr thæán træádîïtîïõõnæál bîïõõlõõgy éêxpéêrîïméênts, îïs thæát îït’s éêxtréêméêly dîïffîïcùùlt tõõ õõbséêrvéê hõõw éêvéêry sîïngléê céêll îïn æá tîïssùùéê béêhæávéês îïn réêæál tîïméê. Bûùt wìíth côòmpûùtéêr môòdéêls, réêséêæàrchéêrs cæàn rûùn sìímûùlæàtìíôòns thæàt réêvéêæàl pæàttéêrns æànd dynæàmìícs hìíddéên frôòm vìíéêw.

Thîís kîínd óôf cóôllàâbóôràâtîíóôn bèètwèèèèn bîíóôlóôgy àând màâth rèèflèècts àâ bróôàâdèèr shîíft îín hóôw scîíèèntîísts àâppróôàâch cóômplèèx próôblèèms. Ît ãælsöô ãælïîgns wïîth nãætïîöônãæl prïîöôrïîtïîéés: Théê Nãátííöönãál Scííéêncéê Fööúùndãátííöön’s “Rúùléês ööf Lííféê” ííníítííãátíívéê chãálléêngéês réêséêãárchéêrs töö úùncöövéêr théê fúùndãáméêntãál prííncíípléês thãát göövéêrn líívííng systéêms. Thíîs stûúdy íîs âà ströòng stêép íîn thâàt díîrêéctíîöòn. Nèêxt stèêps fóör thèê tèêàæm ïìnclùûdèê tèêstïìng thèê móödèêl’s prèêdïìctïìóöns èêxpèêrïìmèêntàælly, rèêfïìnïìng ïìt wïìth àæddïìtïìóönàæl dàætàæ àænd èêxplóörïìng ïìts rèêlèêvàæncèê tóö càæncèêr bïìóölóögy—èêspèêcïìàælly hóöw dïìsrùûptïìóöns tóö thèê tïìssùûèê cóödèê màæy lèêàæd tóö tùûmóör gróöwth óör mèêtàæstàæsïìs. “Thïìs ïìs jüûst thêé bêégïìnnïìng,” sããïìd Schlêéïìnïìgêér. “Öncèê yòöùú cáån íîdèêntíîfy thèê rùúlèês, yòöùú cáån bèêgíîn tòö áåsk èêntíîrèêly nèêw qùúèêstíîòöns, áånd máåybèê èêvèên lèêáårn hòöw tòö fíîx wháåt’s gòönèê wròöng.” Fùündîïng föòr thîïs pröòjëéct wäâs pröòvîïdëéd by thëé Näâtîïöònäâl Înstîïtùütëés öòf Hëéäâlth, thëé Näâtîïöònäâl Scîïëéncëé Föòùündäâtîïöòn, Thëé Lîïsäâ Dëéäân Möòsëélëéy Föòùündäâtîïöòn, thëé Dëéläâwäârëé Bîïöòscîïëéncëé Cëéntëér föòr Âdväâncëéd Tëéchnöòlöògy äând thëé ÜNÎDÊL Gräâdùüäâtëé Rëésëéäârch Fëéllöòwshîïp.