L’immunologia - dalla teoria alla pratica
Il sistema immunitario è estremamente complesso e vede la partecipazione di molte cellule e molecole diverse, le cui interazioni influiscono in modo determinante sul risultato delle risposte immunitarie. L’utilizzo della modellazione matematica e computazionale in immunologia, quindi, potrebbe rivelarsi estremamente utile per comprende e prevedere le risposte immunitarie. Perché un modello matematico sia efficace, deve essere in grado di riprodurre la situazione in vivo attraverso l’integrazione dei risultati ottenuti da esperimenti concreti, tanto da richiedere una stretta collaborazione tra i matematici e gli immunologi sperimentali. Il progetto INTI (“International network in theoretical immunology”), finanziato dall’UE, ha sostenuto lo sviluppo di modelli matematici di questo tipo, riunendo in un’unica rete immunologi teorici e sperimentali, per facilitare la collaborazione tra gli scienziati e favorire i metodi di modellazione matematica, supportando lo scambio di conoscenze tra questi due settori di studio complementari. Da un punto di vista scientifico, l’ambito di competenza della rete si estende a una varietà di processi del sistema immunitario, tra cui il riconoscimento degli antigeni, l’attivazione delle cellule T e la loro differenziazione. Il team ha formulato diversi modelli per spiegare il meccanismo che porta al riconoscimento degli antigeni e le interazioni tra ligandi e recettori delle cellule T. Per evitare le risposte immunitarie contro gli auto-antigeni, l’interazione tra recettore e ligando deve essere estremamente specifica e sensibile, un concetto fondamentale dello studio dei modelli che permettono di spiegare le ipotesi sulle soglie di affinità. La rete, inoltre, ha creato modelli matematici che spiegano il delicato equilibrio esistente tra la proliferazione e la morte dei linfociti, un processo fondamentale per l’omeostasi delle popolazioni di cellule T. Un lavoro considerevole, inoltre, è stato dedicato ai modelli che spiegano il fato della proliferazione dei linfociti e la differenziazione in cellule effettrici o di memoria. A questo proposito, un modello teorico aiuterebbe a comprendere meglio sia l’aspetto di programmazione genetica sia l’influenza dell’ambiente molecolare extra-cellulare sulle interazioni tra le cellule che sono alla base delle decisioni sul loro fato. Per quanto riguarda le interazioni tra le cellule, la microscopia time-lapse ha permesso di visualizzare il processo solo per un tempo limitato, mentre la modellazione matematica ha consentito di prevedere l’interazione per periodi più estesi, soprattutto tra le cellule che presentano gli antigeni e le cellule T. La rete INTI è riuscita a riunire immunologi sperimentali e teorici in vista dello sviluppo di nuovi modelli matematici per lo studio dell’immunologia, con una collaborazione che, a lungo termine, potrebbe portare alla creazione di modelli su larga scala del sistema immunitario.
Parole chiave
Sistema immunitario, modello matematico, rete, sperimentale, antigene, cellula T, recettore, ligando, linfocita
