Mathematik , Natur, dazu beitragen Forscher verstehen, das Immunsystem und seine Rolle bei Krebs

Können die Muster in Ästen oder die gewundenen Kurven in einem Fluss liefern Anhaltspunkte , die auf eine bessere Krebstherapien führen könnten ? Laut einer neuen Studie von Virginia Commonwealth University Massey Cancer Center, diese selbstähnliche , wiederkehrende Muster in der Natur als Fraktale bekannten Wissenschaftlern helfen, besser zu verstehen , wie das Immunsystem organisiert und vielleicht eines Tages genutzt werden , um zur Verbesserung Stammzelltransplantation Ergebnisse in Leukämie Patienten, die durch die Vorhersage der Wahrscheinlichkeit des Transplantationskomplikationen.

Vor kurzem in der Fachzeitschrift Biology of Blood and Marrow TransplantationDie Studie von Amir Toor , MD, fand eine fraktale Muster in der T-Zell- Repertoire von 10 nicht verwandten Stammzell-Transplantation Spender und Empfänger . T-Zellen sind eine Familie von Zellen des Immunsystems , die den Körper gesund durch die Ermittlung und Einleitung Angriffe gegen Krankheitserreger wie Bakterien , Viren oder Krebs zu halten. T Zellen mit wenigen Rezeptoren, Antigene, die Proteine ​​auf der Oberfläche von Fremdzellenzu erkennen. Wenn T-Zellen begegnen einer fremden Zelle passt der Antigen -Rezeptor in der T-Zelle wie ein Schlüssel in ein Schloss und tödliche Arsenal der T -Zelle über die Bedrohung entfesselt. Einmal aktiviert, teilen T-Zellen in viele Klone mit Rezeptoren entwickelt, um zu erkennen und zu schützen gegen diese spezifischen Pathogen . Im Laufe des Lebens einer Person , wird er Millionen dieser klonalen Familien , aus denen sich sein T-Zell- Repertoire und ihn gegen die vielen Gefahren, die in der einzigartigen Umgebung existieren Schutz zu entwickeln.

" Die technologischen Fortschritte der Hochdurchsatz -Sequenzierung haben erst vor kurzem erlaubt Wissenschaftlern, die genetisches Material für die T-Zell- Repertoire verantwortlich zu sequenzieren. Auf den ersten Blick sieht die Daten wie ein chaotisches Durcheinander von Informationen ", sagt Toor , ein Hämatologe in der Knochenmark-Transplantations -Programm und Forscher auf dem Developmental Therapeutics Programm an VCU Massey Cancer Center. " Allerdings, wenn Sie eine Person, die T-Zell- Repertoire zu studieren durch die Analyse der DNA-Segmente für die verschiedenen Arten von T -Zell-Rezeptoren verantwortlich ist, zu einer fraktalen Muster basierend auf SegmentbenutzungshinweiseSie beginnen . " Toor und sein Team hoffen, dass diese Informationen ihnen Hinweise, die ihnen helfen, besser zu verstehen, die Wiederherstellung der Immunfunktion nach Stammzelltransplantation und möglicherweise vorhersagen Komplikationen wie Graft-versus- Host-Erkrankung bei Transplantatempfängern geben .

Ähnlich wie ein Kind Legosteine ​​zusammenzusetzen , um eine Reihe von verschiedenen Modellen zu schaffen , haben die Menschen ein hocheffizientes Verfahren, mit dem ein kurzer Genom genannt T -Zell-Rezeptor -Locus ordnet Genfragmente , um eine Vielzahl von verschiedenen T -Zell-Rezeptor Familien zu schaffen entwickelt . Bei diesem Verfahren wird DNA-Segmente als variable (V) bekannt , Diversität (D) und Verbindung (J) Segmente werden umgeordnet, um die Millionen von T-Zell- Rezeptorfamilien oder Klone zu erzeugen, dass der Körper zur Bekämpfung von Krankheiten . Ähnlich wie die Verzweigung eines Baums getreu vom Rumpf bis hin zu seiner weitesten Zweige repliziert , T -Zellen haben Familien , die aus DNA-Segmenten Verzweigung voneinander auf einen Schild, der Schutz vor Krankheiten bietet bilden erzeugt werden.

Toor Team blickte auf die Frequenz der T -Zell-Klone , die verschiedene V , D und J -Segmente in Stammzell-Transplantation Spender und Empfänger nach Stammzelltransplantation . Mit Hilfe eines Kreisdiagrammvon Forscher Jeremy Meier, BS entwickelt , um die Anordnung der verschiedenen DNA-Segmenten besser sichtbar zu machen, das Team beobachtete eine ähnliche Fraktal -Bestellung in den T-Zellrezeptor Familien der Spender. Die Bestellung wurde in Spendern der verschiedenen Ethnien leben auf verschiedenen Kontinenten sogar deutlich. Bei Patienten, die eine Stammzelltransplantation erhalten hatten , fand Toor , dass dieses Muster wurde unterbrochen , und die Patienten zeigten eine geringere Komplexität in ihren T-Zell- Rezeptor- Repertoire auf drei Monate nach der Transplantation , gefolgt von einer leichten Verbesserung , wenn ein volles Jahr nach verstrichen war Transplantation .

" Der Versuch, die fraktale Reihenfolge der T -Zell-Rezeptor -Repertoire eines Patienten durch die Optimierung der Stammzell-Transplantation Prozess könnte als ein wertvolles therapeutisches Ziel dienen wiederherzustellen ", sagt Toor . " Darüber hinaus verleihen unsere Ergebnisse einen Einblick in die Natur , so dass auch in komplexen biologischen Systemen beraubt physische Form , rechnerisch ermittelten Organisation beobachtet wird. "

Toor und seine Kollegen planen, auch weiterhin mit Hochdurchsatz -Sequenzierung von Patienten T -Zellen-Rezeptoren , um mehr über , wie das Immunsystem erholt sich nach Stammzelltransplantation zu lernen. Das Team hofft, dies wird ihnen wertvolle Informationen über die Effizienz der künftigen Stammzelltransplantation und Immuntherapie klinischen Studien in ihrer Klinik entwickelt zu geben.