La morte cellulare è un concetto fondamentale nelle scienze biologiche. Data la sua importanza, però, la sua definizione dipende dal contesto in cui si svolge e manca una definizione matematica generale. I ricercatori dell’Università di Tokyo propongono una nuova definizione matematica di morte basata sulla possibilità che una cellula potenzialmente morta possa tornare a uno “stato di vita rappresentativo” predefinito, che sono gli stati dell’essere che possiamo tranquillamente chiamare “vivi”. Il lavoro dei ricercatori potrebbe essere utile per i ricercatori biologici e per la futura ricerca medica.
Anche se non è qualcosa a cui ci piace pensare, prima o poi la morte arriva per tutti noi, che tu sia un animale, una pianta o anche una cellula. E anche se tutti possiamo distinguere tra ciò che è vivo e ciò che è morto, potrebbe essere sorprendente sapere che la morte a livello cellulare non ha una definizione matematica ampiamente riconosciuta. Dato che la morte cellulare gioca un ruolo così importante in vari processi biologici e può avere importanti implicazioni sulla salute, è di fondamentale importanza capire cosa intendiamo veramente per morte cellulare, soprattutto nella ricerca.
“Il mio obiettivo scientifico a lungo termine è comprendere matematicamente la differenza intrinseca tra vita e non vita; perché la transizione dalla non vita alla vita è così difficile, mentre il contrario è così facile”, ha affermato il professore assistente Yusuke Himeoka della Universal Biology. Istituto. “Il nostro obiettivo in questo progetto era sviluppare una definizione matematica e un metodo computazionale per quantificare il confine tra vita e morte. Siamo stati in grado di farlo sfruttando un’importante caratteristica dei sistemi di reazione biologica, in particolare le reazioni enzimatiche all’interno delle cellule.”
Himeoka e il suo team hanno proposto una definizione matematica di morte cellulare. Si basa sul modo in cui gli stati cellulari, compreso il metabolismo, possono essere controllati modulando le attività degli enzimi. Definiscono gli stati morti come quegli stati dai quali le cellule non possono tornare ad un apparente stato “vivente”, indipendentemente dalla modulazione di eventuali processi biochimici. Ciò li ha portati a sviluppare un metodo computazionale per quantificare il confine tra vita e morte, che chiamano “raggi stechiometrici”. Il metodo è stato sviluppato concentrandosi sulle reazioni enzimatiche e sulla seconda legge della termodinamica, che afferma che i sistemi passano naturalmente da stati ordinati a stati disordinati. I ricercatori potrebbero utilizzare questi metodi per comprendere meglio, controllare e forse anche invertire la morte cellulare in esperimenti di laboratorio controllati.
“Questo metodo di calcolo non è tuttavia applicabile ai sistemi autonomi, i sistemi che costituiscono i meccanismi di controllo, come le proteine. L’autonomia è uno dei tratti distintivi dei sistemi viventi. Vorrei estendere il nostro metodo in modo che possa anche essere applicato a questi,” ha detto Himeoka. “Crediamo ingenuamente che la morte sia irreversibile, ma non è così banale e non deve essere così. Credo che se la morte fosse maggiormente sotto il nostro controllo, gli esseri umani, la nostra comprensione della vita e la società cambieranno completamente. In In questo senso, comprendere la morte è cruciale in termini scientifici e anche in termini di implicazioni sociali.”
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