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另辟蹊径!科学家用数学方法来研究癌症机制
2019-12-25 16:41 前瞻网   

生物的发展和生存与他们的细胞感知和对环境做出正确反应的能力有关。

为了做到这一点,细胞通过一种叫做信号通路的化学信号系统进行交流,它调节和协调细胞的活动。

然而,受损的信息处理可能会阻止细胞正确地感知它们的环境。然后它们开始不受控制地行动,这可能会导致癌症的发展。

为了更好地了解受损信息传输如何影响病变细胞的活动,瑞士日内瓦大学(UNIGE)的研究人员正在使用生物学领域以外的方法。

他们提出用信息论来研究细胞间的通信,信息论是计算机科学中常用的数学理论。

这项工作在《细胞生物学趋势》(Trends in Cell Biology)杂志上发表,它为肿瘤学提供了一种全新的方法。

“在某种程度上,癌症可以被视为一种信息疾病,” 该研究的第一作者Karolina表示,“但是,尽管过度激活或激活不足的信号通路的致癌能力正变得众所周知,但确切的机制仍相当神秘。”

事实上,细胞是如何根据它们感知到的或不再感知到的信息做出决定的呢?

领导这项研究的CRTOH教授Vladimir Katanaev解释说:“有时候,仅凭生物学是不足以解释一切的。”

信息论以概率论为基本工具。它的主要概念称为熵,旨在测量随机变量的不确定性。

将信息论应用于细胞信号传输,可以研究细胞如何处理它们从环境中接收到的信息。当一个细胞从它的环境中接收到一个刺激(信息)时,什么浓度的信息可以使细胞无差错地处理?了解细胞反应后,我们能区分不同的刺激来评估是哪一种刺激触发了这种特定的反应吗?这些问题在癌症领域是必不可少的。

事实上,癌细胞可能无法像健康细胞一样处理来自环境的信息,并在不必要的时候开始增殖和分裂。

研究人员现在将通过研究乳腺癌和肺癌细胞如何处理来自其环境的信息来测试他们的方法的有效性。事实上,目前的治疗方法通常旨在消除或完全消除某些信号通路,尽管存在显著的副作用。

Vladimir Katanaev表示:“我们提议的新方法,目的不是关闭信号传导途径,而是恢复它们的正常活动。”

“通过将纯数学概念应用到生物学中,我们希望找出需要修复的信息传输故障,以纠正它们。”

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责任编辑: zhenggongbo

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