คณิตศาสตร์ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจองค์กรภายในนิวเคลียสของเซลล์

Indika Rajapakse, Ph.D. เป็นผู้ศรัทธา ตอนนี้วิศวกรและนักคณิตศาสตร์พบว่าตัวเองเป็นนักชีววิทยา และเขาเชื่อว่าความสวยงามของการผสมผสานศาสตร์ทั้งสามนี้มีความสำคัญต่อการคลี่คลายวิธีการทำงานของเซลล์ การพัฒนาล่าสุดของเขาคือเทคนิคทางคณิตศาสตร์แบบใหม่เพื่อเริ่มทำความเข้าใจว่านิวเคลียสของเซลล์มีการจัดระเบียบอย่างไร เทคนิคนี้ซึ่ง Rajapakse และผู้ทำงานร่วมกันได้ทดสอบกับเซลล์หลายประเภท เผยให้เห็นสิ่งที่นักวิจัยเรียกว่ากลุ่มการถอดความแบบพึ่งพาตนเอง ซึ่งเป็นกลุ่มย่อยของโปรตีนที่มีบทบาทสำคัญในการรักษาเอกลักษณ์ของเซลล์ พวกเขาหวังว่าความเข้าใจนี้จะเปิดโปงช่องโหว่ที่สามารถกำหนดเป้าหมายเพื่อตั้งโปรแกรมเซลล์ใหม่เพื่อหยุดมะเร็งหรือโรคอื่นๆ "นักชีววิทยาด้านมะเร็งจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ คิดว่าการจัดระเบียบจีโนมมีบทบาทอย่างมากในการทำความเข้าใจการแบ่งเซลล์ที่ไม่สามารถควบคุมได้ และพิจารณาว่าเราจะสามารถตั้งโปรแกรมเซลล์มะเร็งใหม่ได้หรือไม่ นั่นหมายความว่าเราจำเป็นต้องเข้าใจรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นในนิวเคลียส" ราจาภัคเซ รองศาสตราจารย์ด้านการคำนวณกล่าว การแพทย์และชีวสารสนเทศ คณิตศาสตร์ และวิศวกรรมชีวการแพทย์ที่มหาวิทยาลัยมิชิแกน เขายังเป็นสมาชิกของ UM Rogel Cancer Center Rajapakse เป็นผู้ เขียนอาวุโสในหนังสือพิมพ์ซึ่งตีพิมพ์ในNature Communications โครงการนี้นำโดยนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาสามคนพร้อมทีมนักวิจัยสหวิทยาการ ทีมงานได้ปรับปรุงเทคโนโลยีเก่าเพื่อตรวจสอบโครมาตินที่เรียกว่า Hi-C ซึ่งทำแผนที่ว่าชิ้นส่วนใดของจีโนมอยู่ใกล้กัน สามารถระบุการโยกย้ายโครโมโซม เช่นเดียวกับที่เกิดขึ้นในมะเร็งบางชนิด อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดของมันคือมองเห็นเฉพาะบริเวณจีโนมที่อยู่ติดกันเหล่านี้เท่านั้น เทคโนโลยีใหม่ที่เรียกว่า Pore-C ใช้ข้อมูลมากขึ้นเพื่อให้เห็นภาพว่าชิ้นส่วนทั้งหมดภายในนิวเคลียสของเซลล์มีปฏิสัมพันธ์กันอย่างไร นักวิจัยใช้เทคนิคทางคณิตศาสตร์ที่เรียกว่าไฮเปอร์กราฟ คิด: ไดอะแกรมเวนน์สามมิติ ช่วยให้นักวิจัยมองเห็นได้ไม่เพียงแค่คู่ของภูมิภาคจีโนมที่มีปฏิสัมพันธ์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงจำนวนทั้งสิ้นของความสัมพันธ์ทั่วทั้งจีโนมที่ซับซ้อนและทับซ้อนกันภายในเซลล์ด้วย "ความสัมพันธ์หลายมิตินี้เราสามารถเข้าใจได้อย่างแจ่มแจ้ง มันทำให้เรามีวิธีการที่ละเอียดมากขึ้นในการทำความเข้าใจหลักการขององค์กรภายในแกนกลาง ถ้าคุณเข้าใจสิ่งนี้ คุณก็จะเข้าใจได้ว่าหลักการขององค์กรเหล่านี้เบี่ยงเบนไปตรงไหน เช่น ในมะเร็ง" ราชปักษีกล่าว "นี่เหมือนกับการรวมโลกสามใบเข้าด้วยกัน เทคโนโลยี คณิตศาสตร์ และชีววิทยา เพื่อศึกษารายละเอียดเพิ่มเติมภายในนิวเคลียส" นักวิจัยได้ทดสอบแนวทางของพวกเขากับไฟโบรบลาสต์ของทารกแรกเกิด ไฟโบรบลาสต์ของผู้ใหญ่ที่ตัดชิ้นเนื้อ และบีลิมโฟไซต์ พวกเขาระบุองค์กรของกลุ่มการถอดความเฉพาะเจาะจงสำหรับเซลล์แต่ละประเภท พวกเขายังพบสิ่งที่พวกเขาเรียกว่ากลุ่มการถอดความแบบพึ่งพาตนเอง ซึ่งทำหน้าที่เป็นลายเซ็นการถอดเสียงที่สำคัญสำหรับประเภทเซลล์ ราชปักษีอธิบายว่านี่เป็นก้าวแรกในภาพรวม "เป้าหมายของฉันคือการสร้างภาพประเภทนี้ในวัฏจักรของเซลล์เพื่อทำความเข้าใจว่าเซลล์ผ่านขั้นตอนต่างๆ อย่างไร มะเร็งคือการแบ่งเซลล์ที่ไม่สามารถควบคุมได้" ราชปักษีกล่าว หากเราเข้าใจว่าเซลล์ปกติเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป เราก็สามารถเริ่มตรวจสอบระบบที่มีการควบคุมและไม่มีการควบคุม และหาวิธีที่จะตั้งโปรแกรมระบบใหม่ได้"