Несмотря на многочисленные научные открытия, специалисты пока плохо понимают, как работает иммунная система. Между тем эти знания могли помочь предотвращать развитие таких заболеваний, как рак и диабет. Недавно же учёные из Института Нильса Бора при Копенгагенском университете сделали открытие, которое может оказаться важной частью запутанной головоломки. Специалисты нашли совершенно новый механизм в том, как клетки организма регулируют свою активность при помощи хаоса.
"Динамика хаоса хорошо описывается математическими методами. Таким образом ранее учёные объясняли, к примеру, сложные изменения в погодных системах. У живых существ более высокого порядка хаотическая динамика, очевидно, будет сложнее. Однако то, что хаос играет решающую роль в живых клетках, стало совершенно новым [открытием]", – говорит соавтор работы Могенс Хёг Дженсен (Mogens Høgh Jensen).
Группа сосредоточилась на белке под названием NF-κB, который регулирует реакцию иммунной системы на возникающие угрозы. Специалисты изучали, как этот белок влияет на работу генов.
Концентрация NF-κB меняется с течением времени, и эти изменения влияют на гены, а затем и на состояние клеток.
Исследователи выяснили, что хаотические колебания в концентрациях белка (собственно, то, что в математике известно как хаотическая динамика) влияют на "включение" целого ряда генов, которые в противном случае не активируются.
Другими словами, хаотические колебания концентраций белка NF-kB являются наиболее эффективным средством управления генами и оптимальным способом "настройки" иммунной системы.
Исследователи пришли к такому выводу с помощью математических расчётов, теоретических аргументов и ряда экспериментальных результатов.
Как отмечается в пресс-релизе работы, недавнее исследование доказывает, что хаос является одной из важных составляющих системы управления очень сложными живыми организмами.
Собственно, открытие немало удивило самих исследователей. Дело в том, что ранее считалось, что живые существа лишены хаотической динамики (точнее, что природа избегала использования подобных эволюционных решений при "строительстве" живых существ).
Но результаты последней работы дают совершенно новое представление о том, как можно регулировать работу генов с помощью колебаний концентраций белков, которые контролируют активность генов.
"Результаты могут серьёзно повлиять на наше понимание того, как функционирует иммунная система и как можно избежать некоторых наиболее серьёзных заболеваний, включая диабет, рак и болезнь Альцгеймера", – отмечает Дженсен.
Например, говорит учёный, известно, что рак связан с нарушением передачи сигналов в организме. "Поэтому, чтобы избежать рака, необходимо иметь правильную динамику работы клеток", – говорит он.
Таким образом, результаты нынешних научных изысканий могут пригодиться для разработки будущих методов лечения.
"Речь может идти о новых лекарствах, обеспечивающих правильное функционирование белков. Терапии также могут включать изъятие клеток из организма и их последующее тестирование, которое позволит оценить, находятся ли клетки в правильном состоянии. Если нет, можно будет спрогнозировать заболевания до их появления", – заключает другой автор работы Матиас Хелтберг (Mathias Heltberg).
Результаты работы представлены в научном издании Nature Communications.
Добавим, что ранее авторы проекта "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) рассказывали об открытии неожиданной роли инсулина в работе иммунной системы. К слову, у людей иммунная система не одна, а вторая ещё и портит личную жизнь.
