Immunologia — łączenie teorii i praktyki
Układ odpornościowy jest bardzo skomplikowanym mechanizmem obejmującym wiele różnych komórek i cząsteczek. Te interakcje molekularne i komórkowe wpływają na potencjalną skuteczność odpowiedzi immunologicznej. Wykorzystanie w immunologii modelowania matematycznego i obliczeniowego może okazać się bardzo pomocne dla wyjaśnienia i możliwości przewidywania odpowiedzi immunologicznych. Udany model matematyczny musi uwzględniać wszystkie aspekty sytuacji in vivo. Wymaga to zastosowania rzeczywistych danych eksperymentalnych, a tym samym bliskiej między matematykami a immunologami eksperymentalnymi. Finansowana przez UE inicjatywa "International network in theoretical immunology" (INTI) miała na celu wspieranie rozwoju takich modeli matematycznych poprzez zorganizowanie współpracy pomiędzy immunologami eksperymentalnymi i teoretycznymi w ramach sieci badawczej. Dzięki takiej ułatwionej współpracy pomiędzy naukowcami możliwy byłby postęp w dziedzinie modelowania matematycznego, jak również stała wymiana wiedzy pomiędzy specjalistami z tych wzajemnie uzupełniających się obszarów immunologii. Z naukowego punktu widzenia zakres prac sieci obejmował szereg procesów immunologicznych, takich jak rozpoznawanie antygenu, aktywacja limfocytów T i ich różnicowanie. Tworzono różne modele, aby opisać proces rozpoznawania antygenu i interakcje receptor-ligand w limfocytach T. Aby zapobiec reakcji immunologicznej na antygeny własne, oddziaływania pomiędzy receptorami i ligandami muszą być wysoce czułe i swoiste. Uwzględniano to przy projektowaniu modeli, które pozwalałyby wytłumaczyć hipotezę progu powinowactwa wiązania. W ramach sieci współpracy stworzono ponadto modele matematyczne, które pozwalają wyjaśnić delikatną równowagę pomiędzy śmiercią a proliferacją limfocytów, która jest kluczowa dla zachowania homeostazy populacji limfocytów T. Poczyniono też znaczące wysiłki, aby stworzyć model wyjaśniający losy limfocytów po proliferacji: mogą one różnicować się do komórek efektorowych lub komórek pamięci immunologicznej. Odpowiedni model teoretyczny mógłby pomóc w zrozumieniu zarówno elementu programowania genetycznego, jak i wpływu środowiska zewnątrzkomórkowego na interakcje między komórkami, które determinują ich przyszłe funkcje. Mikroskopia ukazująca zmiany w czasie pozwala na wizualizację oddziaływań pomiędzy komórkami tylko w ograniczonym odstępie czasu. Modelowanie matematyczne pomaga przewidywać oddziaływania w szerszym przedziale czasowym, zwłaszcza pomiędzy komórkami prezentującymi antygen i limfocytami T. Dzięki sieci INTI udało się zacieśnić współpracę pomiędzy immunologami eksperymentalnymi i teoretycznymi wokół wspólnego celu: stworzenia modeli matematycznych do badań układu odpornościowego. W dalszej perspektywie ta współpraca może zaowocować wielkoskalowymi modelami układu immunologicznego.
