Smart Software bietet eine neue Lösung für die Modellierung von Zellsignalnetzwerken

Forscher der University of California San Diego haben ein neues Softwarepaket entwickelt und getestet, das als räumliche Modellierungsalgorithmen für Reaktionen und Transport (intelligent) bezeichnet wird und die Zellsignalnetzwerke realistisch simulieren kann – die komplexen Systeme molekularer Interaktionen, die es Zellen ermöglichen, auf Diverse zu reagieren Hinweise aus ihrer Umgebung. Zellsignalungsnetzwerke umfassen viele unterschiedliche Schritte und werden auch stark von den komplexen dreidimensionalen Formen von Zellen und subzellulären Komponenten beeinflusst, was es schwierig macht, mit vorhandenen Werkzeugen zu simulieren. Smart bietet eine Lösung für dieses Problem, die dazu beitragen könnte, die Forschung in Bereichen in den Biowissenschaften wie Systembiologie, Pharmakologie und biomedizinische Technik zu beschleunigen.

Die Forscher testeten die neue Software in biologischen Systemen erfolgreich auf verschiedenen Maßstäben, von der Zellsignalisierung auf adhäsive Hinweise bis hin zu Calciumfreisetzungsereignissen in subzellulären Regionen von Neuronen und Herzmuskelzellen bis zur Produktion von ATP (die Energiewährung in Zellen) innerhalb einer detaillierten Darstellung eines einzelnen Mitochondrion. Durch die Bereitstellung eines flexiblen, genauen und effizienten Instruments zur Modellierung von Zellsignalnetzwerken ebnet Smart den Weg für detailliertere Simulationen, um unser Verständnis des zellulären Verhaltens voranzutreiben und die Entwicklung neuer Behandlungen für menschliche Krankheiten voranzutreiben.

Die Studie, veröffentlicht in Nature Computational Sciencewurde von Emmet Francis, Ph.D., einem Postdoktoranden mit American Society for Engineering Education, in der von Professor Padmini Rangamani, Ph.D. beaufsichtigten Forschungsgruppe, geleitet. Die Abteilung für Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik an der UC San Diego Jacobs School of Engineering. Die erste Version dieser Software wurde von Justin Laughlin, Ph.D., einem ehemaligen Doktorand in Rangamanis Group, geschrieben.

Smart ist Teil einer fortlaufenden Zusammenarbeit mit einem Forschungsteam unter der Leitung von Marie Rognes, Ph.D., am Simula Research Laboratory in Oslo, Norwegen. Diese Forschung wurde teilweise von der National Science Foundation, der Wu Tsai Human Performance Alliance, dem Air Force Office of Scientific Research, der Hartwell Foundation, dem Kavli Institute of Brain and Mind, dem Europäischen Forschungsrat, dem Forschungsrat von Forschungsrat, finanziert Norwegen, das KG Jebsen Center for Brain Fluid Research und die Fulbright Foundation.

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