Институт Аллена объявил о запуске CellScapes, новой смелой исследовательской инициативы, направленной на то, чтобы кардинально изменить понимание и прогнозирование учеными поведения человеческих клеток в процессе их работы по созданию тканей и органов. Цель проекта — раскрыть правила и принципы взаимодействия клеток при принятии решений в организме и предоставить ученым инструменты для прогнозирования и даже проектирования поведения клеток в условиях здоровья и болезни.
CellScapes представляет подход, который объединит передовую визуализацию и мощные компьютерные модели для отслеживания того, как клетки изменяются, общаются и организуются. «Клетки не действуют в одиночку. Они постоянно меняются и взаимодействуют друг с другом, мы только начинаем это глубоко понимать», — говорит Ру Гунавардане, вице-президент Института клеточной науки Аллена. «С помощью CellScapes мы выходим за рамки статичных снимков биологии и переходим к живой, динамичной картине того, как клетки создают жизнь».
CellScapes будет описывать изменения в математических терминах, что позволит тестировать, моделировать и предсказывать поведение клеток с беспрецедентной точностью. Это способствует новым способам измерения и представления клеток, пересмотру методов их изучения.
«Это очень похоже на астрономию и переход от "какая планета является той точкой на небе" к "какие законы движения описывают все движущиеся объекты?"» — говорит Уоллес Маршалл, профессор биохимии и биофизики Калифорнийского университета в Сан-Франциско. «Как только мы сможем математически описать клетку и ее поведение на более высоком уровне и добавить законы движения, это изменит круг вопросов, которые задают клеточные биологи».
В отличие от традиционных методов, которые сосредоточены на молекулах, из которых состоят клетки, или на моментальных наблюдениях во времени, CellScapes покажет, как клетки ведут себя как динамические системы, изменяющиеся с течением времени, реагирующие на окружающую среду и работающие вместе, чтобы построить сложные клеточные сообщества.
Объединив клеточную биологию, технологии и синтетический дизайн, команда намерена запрограммировать так называемые «синтоиды» — сообщества клеток, поведением которых можно манипулировать, чтобы проверить, как клетки принимают решения и организуются в ткани.
CellScapes будет включать в себя открытые инструменты, данные и визуализации для исследователей, преподавателей и студентов по всему миру, которые могут сделать прорыв в регенеративной медицине, исследованиях рака и персонализированных методах лечения.
«С помощью CellScapes мы переходим от моментальных снимков к сюжетным линиям, раскрываем правила, которые управляют тем, как клетки принимают решения, переходят из одного состояния в другое и формируют ткани», — говорит Гунавардане. «Это будущее клеточной биологии. Мы не просто наблюдаем за тем, что делает жизнь, мы начинаем понимать, как и почему она работает».
[Фото: Ru Gunawardane / Allen Institute]
