Un nuovo software svela i segreti della segnalazione cellulare

I ricercatori dell’Università della California a San Diego hanno sviluppato e testato un nuovo pacchetto software, chiamato Spatial Modeling Algorithms for Reactions and Transport (SMART), in grado di simulare realisticamente le reti di segnalazione cellulare, i complessi sistemi di interazioni molecolari che consentono alle cellule di rispondere a diversi segnali provenienti dal loro ambiente. Le reti di segnalazione cellulare coinvolgono molti passaggi distinti e sono anche fortemente influenzate dalle complesse forme tridimensionali delle cellule e dei componenti subcellulari, che le rendono difficili da simulare con gli strumenti esistenti. SMART offre una soluzione a questo problema, che potrebbe contribuire ad accelerare la ricerca in campi delle scienze della vita, come la biologia dei sistemi, la farmacologia e l’ingegneria biomedica.

I ricercatori hanno testato con successo il nuovo software in sistemi biologici su diverse scale, dalla segnalazione cellulare in risposta a segnali adesivi, agli eventi di rilascio di calcio nelle regioni subcellulari dei neuroni e delle cellule del muscolo cardiaco, alla produzione di ATP (la valuta energetica nelle cellule). all’interno di una rappresentazione dettagliata di un singolo mitocondrio. Fornendo uno strumento flessibile, accurato ed efficiente per modellare le reti di segnalazione cellulare, SMART apre la strada a simulazioni più dettagliate per migliorare la nostra comprensione del comportamento cellulare e guidare lo sviluppo di nuovi trattamenti per le malattie umane.

Lo studio, pubblicato in Scienze computazionali della naturaè stato guidato da Emmet Francis, Ph.D., un ricercatore post-dottorato dell’American Society for Engineering Education nel gruppo di ricerca supervisionato dal Professor Padmini Rangamani, Ph.D., entrambi affiliati al Dipartimento di Farmacologia della Scuola di Medicina dell’UC San Diego e il Dipartimento di Ingegneria Meccanica e Aerospaziale della Jacobs School of Engineering della UC San Diego. La versione iniziale di questo software è stata scritta da Justin Laughlin, Ph.D., un ex studente laureato del gruppo di Rangamani.

SMART fa parte di una collaborazione in corso con un gruppo di ricerca guidato da Marie Rognes, Ph.D., presso il Simula Research Laboratory di Oslo, Norvegia. Questa ricerca è stata finanziata, in parte, dalla National Science Foundation, dalla Wu Tsai Human Performance Alliance, dall’Air Force Office of Scientific Research, dalla Hartwell Foundation, dal Kavli Institute of Brain and Mind, dal Consiglio europeo della ricerca, dal Consiglio di ricerca di Norvegia, il Centro KG Jebsen per la ricerca sui fluidi cerebrali e la Fondazione Fulbright.