Model pomoże więc nie tylko zrozumieć, jak powstaje narząd wzroku, ale także ułatwi badania jego chorób i skutków urazów.

Symulacja pokazuje m.in., jak różne skomplikowane struktury powstają z jednego rodzaju komórek macierzystych – proste, podstawowe reguły w połączeniu z przypadkowością prowadzą do powstania precyzyjnej wielowarstwowej architektury.

- Piękno biologii polega na tym, że z prostych zasad mogą wyłaniać się złożone struktury. Nasze symulacje pokazują, jak genetycznie identyczne komórki mogą, dzięki wewnętrznym predyspozycjom i przypadkowi, samoorganizować się w wysoce uporządkowane warstwy siatkówki - wzór, który stanowi podstawę tego, jak postrzegamy świat - mówi Cayla Harris, główna autorka badania prezentowanego w trakcie konferencji International Work-Conference on Bioinformatics and Biomedical Engineering.

Podając więcej szczegółów, naukowcy wyjaśniają, że z pomocą platformy programistycznej BioDynaMo zamodelowali wirtualne „komórki”, które rosną, dzielą się i podejmują decyzje dotyczące swojego przeznaczenia na podstawie wewnętrznej logiki regulacji genów.

Wirtualne komórki działają więc bardzo podobnie jak ich biologiczne pierwowzory.

Takie podejście może pomóc naukowcom lepiej zrozumieć nie tylko prawidłowy rozwój oka, ale także to, co dzieje się w chorobach siatkówki. Pomoże też w badaniach nad regeneracją, w tym wykorzystaniu komórek macierzystych do odbudowy tej tkanki.

- Modelowanie obliczeniowe daje nam potężne narzędzie do badania procesów biologicznych, których nie możemy łatwo obserwować w czasie rzeczywistym. Symulując decyzje i interakcje każdej komórki, możemy testować hipotezy dotyczące tego, jak powstają takie tkanki jak siatkówka oraz jak je odtworzyć, gdy zostaną uszkodzone – podkreśla współautor badania, dr Roman Bauer.

Marek Matacz (PAP)

mat/ agt/