Το βακτηριακό μοντέλο βοηθά να αποκαλύψει τον τρόπο με τον οποίο τα σώματά μας εμποδίζουν τις εκρήξεις του πληθυσμού - και τον καρκίνο
Για να κατανοήσουν καλύτερα τους μηχανισμούς που αποτελούν τη βάση αυτής της ανοσοαπόκρισης, οι ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Επιστημών του Τόκιο, σε συνεργασία με το Κέντρο Riken για την Αειφόρο Επιστήμη των Πόρων και το Πανεπιστήμιο του Τόκιο, μελέτησαν ένα είδος βακτηρίων που φυσικά ταλαντεύεται σε μέγεθος πληθυσμού - μια συμπεριφορά παρόμοια με εκείνη των λευκών αιμοσφαιρίων στο κυκλοφορικό μας σύστημα.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο βακτηριακός πληθυσμός ήταν σε θέση να διατηρήσει μια σταθερή ταλαντευόμενη ισορροπία χωρίς την ανάγκη πολύπλοκων ρυθμιστικών μηχανισμών. Χρησιμοποίησαν μαθηματικά μοντέλα για να αποδείξουν πώς τα βακτήρια ήταν σε θέση να το επιτύχουν μέσω ισορροπίας μεταξύ βρόχων θετικής ανάδρασης και βρόχων αρνητικής ανάδρασης.
Αυτή η έρευνα παρέχει μια πολύτιμη εικόνα για το πώς τα σώματά μας είναι σε θέση να διατηρήσουν την ομοιόσταση και να αποτρέψουν τις εκρήξεις πληθυσμού των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος. Έχει επίσης επιπτώσεις στην κατανόηση και τη θεραπεία του καρκίνου, ο οποίος χαρακτηρίζεται από την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των κυττάρων. Αποκτώντας καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα σώματά μας ρυθμίζουν φυσικά την ανάπτυξη των κυττάρων, οι ερευνητές μπορεί να είναι σε θέση να αναπτύξουν πιο αποτελεσματικές θεραπείες για τον καρκίνο και άλλες ασθένειες.
Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον καθηγητή Hiroaki Kashiwagi του Πανεπιστημίου Επιστήμης του Τόκιο, επικεντρώθηκε σε ένα είδος βακτηρίων που ονομάζεται *Caulobacter Crescentus *. Αυτό το βακτήριο φυσικά ταλαντεύεται στο μέγεθος του πληθυσμού, με τον αριθμό των κυττάρων να αυξάνεται και να μειώνεται με την πάροδο του χρόνου σε ένα προβλέψιμο πρότυπο.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μαθηματικά μοντέλα για να διερευνήσουν τους μηχανισμούς στους οποίους βασίζονται σε αυτές τις ταλαντώσεις του πληθυσμού. Διαπίστωσαν ότι τα βακτήρια ήταν σε θέση να το επιτύχουν μέσω μιας ισορροπίας μεταξύ βρόχων θετικής ανάδρασης και βρόχων αρνητικής ανάδρασης.
Οι βρόχοι θετικής ανάδρασης εμφανίζονται όταν η αύξηση σε μια ορισμένη μεταβλητή οδηγεί σε περαιτέρω αύξηση αυτής της μεταβλητής. Στην περίπτωση του *c. Crescentus*, η ανάπτυξη του βακτηριακού πληθυσμού οδηγεί σε αύξηση της παραγωγής μιας ορμόνης που ονομάζεται παράγοντας ανίχνευσης απαρτίας. Αυτή η ορμόνη διεγείρει στη συνέχεια περαιτέρω ανάπτυξη του βακτηριακού πληθυσμού.
Οι αρνητικοί βρόχοι ανατροφοδότησης εμφανίζονται όταν η αύξηση σε μια ορισμένη μεταβλητή οδηγεί σε μείωση αυτής της μεταβλητής. Στην περίπτωση του *c. Crescentus*, η ανάπτυξη του βακτηριακού πληθυσμού οδηγεί σε αύξηση της παραγωγής μιας πρωτεΐνης που ονομάζεται HFQ. Αυτή η πρωτεΐνη στη συνέχεια αναστέλλει την παραγωγή του παράγοντα ανίχνευσης απαρτίας, ο οποίος με τη σειρά του επιβραδύνει την ανάπτυξη του βακτηριακού πληθυσμού.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η ισορροπία μεταξύ αυτών των θετικών και αρνητικών βρόχων ανατροφοδότησης επέτρεψε στον βακτηριακό πληθυσμό να διατηρήσει μια σταθερή ταλαντευόμενη ισορροπία χωρίς την ανάγκη πολύπλοκων ρυθμιστικών μηχανισμών.
Αυτή η έρευνα παρέχει μια πολύτιμη εικόνα για το πώς τα σώματά μας είναι σε θέση να διατηρήσουν την ομοιόσταση και να αποτρέψουν τις εκρήξεις πληθυσμού των κυττάρων του ανοσοποιητικού συστήματος. Έχει επίσης επιπτώσεις στην κατανόηση και τη θεραπεία του καρκίνου, ο οποίος χαρακτηρίζεται από την ανεξέλεγκτη ανάπτυξη των κυττάρων. Αποκτώντας καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα σώματά μας ρυθμίζουν φυσικά την ανάπτυξη των κυττάρων, οι ερευνητές μπορεί να είναι σε θέση να αναπτύξουν πιο αποτελεσματικές θεραπείες για τον καρκίνο και άλλες ασθένειες.
Τα ευρήματα της ερευνητικής ομάδας δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό *Φυσική βιολογία *.
