Skip to main content

Receptor competition for ligand: Stochastic modelling and cellular fate

Article Category

Article available in the folowing languages:

Biologiczne podstawy sygnałów naczyniowych

Zdolność tworzenia naczyń krwionośnych ma kluczowe znaczenie nie tylko dla prawidłowego wzrostu tkanek w kontekście procesów rozwojowych i gojenia ran, lecz jest także czynnikiem sprzyjającym rozwojowi nowotworów. Biorąc pod uwagę nowo odkrywaną rolę procesów rozwoju naczyń (w tym angiogenezy) w przebiegu szerokiej gamy chorób, musimy zgłębić naszą wiedzę na temat mechanizmów molekularnych regulujących angiogenezę.

Badania podstawowe
Zdrowie

U ssaków komórki śródbłonka naczyniowego wyściełają naczynia krwionośne i zapewniają ich sprawne funkcjonowanie, wykorzystując w tym celu receptory błonowe, takie jak receptor czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF). Receptor VEGF wiąże się z czynnikiem wzrostu śródbłonka naczyniowego, aby umożliwić rozwój naczyń krwionośnych, ich procesy naprawcze oraz kiełkowanie nowych naczyń. Nieprawidłową regulację układu naczyniowego wiąże się z występowaniem chorób narządu wzroku, chorób zapalnych, choroby niedokrwiennej serca, chorób neurodegeneracyjnych i innych schorzeń. Biorąc pod uwagę ważną rolę oddziaływań na linii receptor VEGF–VEGF, naukowcy uczestniczący w finansowanej przez UE inicjatywie VEGFR postanowili prześledzić aktywność biologiczną receptora oraz mechanizm odpowiadający za wspomnianą interakcję. Aby zrealizować ten cel, zespół projektowy opracował nowe stochastyczne modele matematyczne wiązania się receptora VEGF z jego ligandą, a także procesu jego dimeryzacji, internalizacji, odbierania sygnałów, migracji, degradacji i późniejszego określania losu komórek śródbłonka. Badacze stworzyli stochastyczne wersje opublikowanych już modeli deterministycznych, uwzględniając związki biochemiczne, ich oddziaływania i przedziały komórek, które związki te mogą zajmować. Ponadto wykorzystano platformę obliczeniową do celów modelowania matematycznego i tworzenia symulacji komputerowych sieci biochemicznych. Złożona budowa modeli stochastycznych pozwoliła opisać zachodzące procesy biochemiczne i komórkowe. Niestety czasochłonny charakter tych modeli okazał się być problemem, ponieważ dostarczenie przydatnych prognoz wymagało zbyt dużej mocy obliczeniowej. Aby obejść tę przeszkodę, uczeni przygotowali platformę doświadczalną działającą w oparciu o obrazowanie fluorescencyjne żywych komórek, która pozwoliła im prześledzić dynamikę sygnalizacji komórkowej w obliczu stymulacji receptora VEGF za pomocą czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego. Komórki umieszczono w komorze inkubacyjnej, a w celu inokulacji VEGF wykorzystano urządzenie mikroprzepływowe. Zespół badawczy zgromadził cenne informacje na temat dynamiki sygnalizacji komórkowej w obliczu stymulacji czynnikami wzrostu. Opracowana platforma może zostać wykorzystana nie tylko do pogłębiania naszej wiedzy na temat mechanizmów molekularnych angiogenezy, lecz także do analizy zmian biochemicznych wywoływanych przez leki hamujące angiogenezę w terapii przeciwnowotworowej. Wbrew oczekiwaniom leki te nie przyniosły pożądanych rezultatów, co rodzi konieczność dalszych badań nad mechanizmem ich działania.

Słowa kluczowe

Układ naczyniowy, nowotwór, VEGF, VEGFR, angiogeneza

Znajdź inne artykuły w tej samej dziedzinie zastosowania