Hvordan immunforsvaret ditt bruker kaos for å forhindre sykdom
Ny forskning, vises i tidsskriftet Naturkommunikasjon, avslører en ny mekanisme som spiller i mobilfunksjonen. Kaotiske svingninger av proteinkonsentrasjoner hjelper immunforsvaret vårt til å være våken og funksjonell, og forhindrer kroniske sykdommer som kreft og diabetes.
Moderne forskning har avdekket mange av de defekte mekanismene som spiller i kreft, men allikevel har vitenskapen mye igjen å oppdage.
På mobilnivå dreier noen av disse mekanismene seg om det medisinske eksperter kaller signalveier. Cellesignalveier regulerer vekst, overlevelse og spredning av celler.
I kreft er noen signalproteiner hyperaktive, noe som fører til vekst og spredning av tumorceller, mens andre - som normalt vil fungere som tumorundertrykkere - ikke fungerer riktig.
Å forstå dynamikken som spiller i celler er derfor nøkkelen til å forebygge og overvinne kreft og mange andre kroniske sykdommer.
Ny forskning kan ha brutt ny grunn i denne forbindelse, ettersom tre forskere har oppdaget en ny mekanisme for celleregulering: kaos.
Doktorgradsforsker Mathias Heltberg og professor Mogens Høgh Jensen - begge fra Niels Bohr-instituttet ved Universitetet i København i Danmark, sammen med Sandeep Krishna fra National Center for Biological Sciences i Bangalore, India, satte ut for å undersøke hvordan et bestemt protein stimulerer genet aktivitet.
Forskerne fant at kaotisk dynamikk er svaret. Proteinet de studerte er Nuclear factor-KB (NF-kB).
NF-kB er nøkkelen til å holde kroppens immunsystem våken og funksjonell. Så funnene kan bidra til å avverge mer enn kreft: diabetes og Alzheimers sykdom kan også være mål hvis forskere forstår bedre hvordan kroppens naturlige forsvar fungerer.
Kaos er viktig for immunrespons
NF-kB er en transkripsjonsfaktor som er kritisk for både "medfødte og adaptive immunfunksjoner", og det formidler også inflammatoriske responser. Som et resultat svinger nivåene i kroppen med tiden og påvirker gen- og cellefunksjonen.
Nyere studier har vist at NF-kB-signalering også spiller en avgjørende rolle i kreft, og gir sammenhengen mellom kreftutvikling og betennelse.
I den nåværende studien brukte professor Jensen og hans kolleger matematiske beregninger og laboratorieeksperimenter for å vise at kaotiske oppturer og nedturer i NF-kB-konsentrasjoner aktiverer gener som ellers ville være stille.
NF-kB-proteinet må være i en kaotisk tilstand for å aktivere de riktige gener som tillater optimal immunrespons, viste studien.
Inntil nå trodde forskere at alle levende organismer unngikk kaotisk dynamikk. Men den nye studien utfordrer denne troen, ettersom forskerne viser at kaotiske svingninger i proteinkonsentrasjoner er avgjørende for å aktivere nøkkelgener.
"Kaos er en matematisk veldefinert dynamikk, en som for eksempel tidligere har blitt brukt til å forklare store endringer i værsystemer," forklarer prof. Jensen.
“Med den enorme kompleksiteten som kjennetegner levende ting av høyere orden, er det tydelig at kaotisk dynamikk vil forekomme i forskjellige typer systemer. Men hvordan kaos spiller en avgjørende rolle i levende celler, er helt nytt, ”legger forskeren til.
Implikasjoner for diabetes, kreft, Alzheimers
Forskerne bemerker også de terapeutiske implikasjonene av funnene. Nye medisiner, sier Heltberg, medforfatter av studien, kan "sikre riktig proteinfunksjon."
"Terapier kan også innebære uttak og testing av celler fra kroppen for å måle om celler er i riktig tilstand for å ha de riktige svingene," fortsetter Heltberg.
"Hvis de ikke er det, kan det være mulig å forutsi og oppdage sykdommer før de oppstår."
Prof. Jensen er enig:
"Resultatene kan ha en enorm innvirkning på vår forståelse av hvordan immunforsvaret fungerer og hvordan forekomsten av noen av de mest alvorlige sykdommene, inkludert diabetes, kreft og Alzheimers, kan unngås."
Prof. Mogens Høgh Jensen
