Hoe uw immuunsysteem chaos gebruikt om ziekten te voorkomen
Nieuw onderzoek dat in het tijdschrift verschijnt Nature Communications, onthult een nieuw mechanisme dat een rol speelt in de cellulaire functie. Chaotische schommelingen van eiwitconcentraties helpen ons immuunsysteem alert en functioneel te houden en chronische ziekten, zoals kanker en diabetes, te voorkomen.
Modern onderzoek heeft veel van de defecte mechanismen blootgelegd die bij kanker spelen, maar de wetenschap heeft nog veel te ontdekken.
Op cellulair niveau draaien sommige van deze mechanismen om wat medische experts signaleringsroutes noemen. Celsignaleringsroutes reguleren de groei, overleving en proliferatie van cellen.
Bij kanker zijn sommige signaaleiwitten hyperactief, wat leidt tot de groei en proliferatie van tumorcellen, terwijl andere - die normaal gesproken als tumoronderdrukkers zouden werken - niet correct functioneren.
Het begrijpen van de dynamiek die in cellen speelt, is daarom de sleutel tot het voorkomen en overwinnen van kanker en vele andere chronische ziekten.
Nieuw onderzoek heeft in dit opzicht misschien nieuwe wegen ingeslagen, aangezien drie wetenschappers een nieuw mechanisme van celregulatie hebben ontdekt: chaos.
Doctoraatsonderzoeker Mathias Heltberg en professor Mogens Høgh Jensen - beiden van het Niels Bohr Instituut aan de Universiteit van Kopenhagen in Denemarken, samen met Sandeep Krishna van het Nationaal Centrum voor Biologische Wetenschappen in Bangalore, India, gingen op zoek naar hoe een bepaald eiwit gen stimuleert. activiteit.
De wetenschappers ontdekten dat chaotische dynamiek het antwoord is. Het eiwit dat ze bestudeerden, is nucleaire factor-KB (NF-kB).
NF-kB is de sleutel om het immuunsysteem van het lichaam alert en functioneel te houden. De bevindingen kunnen dus helpen om meer dan kanker te voorkomen: diabetes en de ziekte van Alzheimer kunnen ook doelwitten zijn als onderzoekers beter begrijpen hoe de natuurlijke afweer van het lichaam werkt.
Chaos is essentieel voor de immuunrespons
NF-kB is een transcriptiefactor die cruciaal is voor zowel "aangeboren als adaptieve immuunfuncties", en het medieert ook ontstekingsreacties. Als gevolg hiervan fluctueren de niveaus in het lichaam met de tijd, wat de gen- en celfunctie beïnvloedt.
Recente studies hebben aangetoond dat NF-KB-signalering ook een cruciale rol speelt bij kanker en de link vormt tussen de ontwikkeling van kanker en ontsteking.
In de huidige studie gebruikten Prof. Jensen en zijn collega's wiskundige berekeningen en laboratoriumexperimenten om aan te tonen dat chaotische ups en downs in NF-KB-concentraties genen activeren die anders zwijgen.
Het NF-kB-eiwit moet in een chaotische toestand verkeren om de juiste genen te activeren die een optimale immuunrespons mogelijk maken, toonde de studie aan.
Tot nu toe dachten onderzoekers dat alle levende organismen chaotische dynamiek vermeden. Maar de nieuwe studie daagt deze overtuiging uit, aangezien de onderzoekers aantonen dat chaotische schommelingen in eiwitconcentraties cruciaal zijn voor het activeren van sleutelgenen.
"Chaos is een wiskundig goed gedefinieerde dynamiek, een die bijvoorbeeld eerder werd gebruikt om grote veranderingen in weersystemen te verklaren", legt prof. Jensen uit.
“Met de enorme complexiteit die levende wezens van hogere orde kenmerkt, is het duidelijk dat chaotische dynamiek zal optreden in verschillende soorten systemen. Maar hoe chaos een doorslaggevende rol speelt in levende cellen, is geheel nieuw ”, vult de onderzoeker aan.
Gevolgen voor diabetes, kanker, Alzheimer
De onderzoekers wijzen ook op de therapeutische implicaties van de bevindingen. Nieuwe medicijnen, zegt Heltberg, de co-auteur van het onderzoek, kunnen 'zorgen voor een goede eiwitfunctie'.
"Therapieën kunnen ook het terugtrekken en testen van cellen uit een lichaam omvatten om te bepalen of cellen in de juiste conditie zijn om de juiste schommelingen te hebben", vervolgt Heltberg.
"Als dat niet het geval is, is het wellicht mogelijk om ziekten te voorspellen en te ontdekken voordat ze zich voordoen."
Prof. Jensen is het daarmee eens:
"De resultaten kunnen een enorme impact hebben op ons begrip van hoe het immuunsysteem functioneert en hoe de incidentie van enkele van de meest ernstige ziekten, waaronder diabetes, kanker en de ziekte van Alzheimer, kan worden vermeden."
Prof. Mogens Høgh Jensen
