Simulazione numerica di popolazioni di cellule tumorali: verifica sperimentale, stima dei parametri e analisi critica delle previsioni

Starting date
July 29, 2008
Duration (months)
24
Departments
Biotechnology
Managers or local contacts
Chignola Roberto

La biologia cellulare resta ancora una scienza largamente descrittiva, e questo accade principalmente perché è molto difficile fare misure quantitive della dinamica dei processi biologici. Ad esempio, è difficile misurare contemporanemente concentrazioni e cinetiche di espressione e degradazione molecolare durante il ciclo cellulare. Queste informazioni, anche quando sono disponibili, sono frammentate e disperse nella vastissima letteratura scientifica, come tessere di un immenso puzzle.

Il nostro progetto di ricerca tenta di ricostruire questo puzzle a partire da un quadro inizialmente semplice che diventa via via più complesso, ed in questa ricostruzione risulta di fondamentale importanza la multidisciplinarietà, intesa come stretta collaborazione tra unità composte da scienziati di diverse esperienze. In quest’ottica, e soprattutto in base alle nostre recenti esperienze, il compito della nostra Unità Operativa è riassumibile nei seguenti punti:

1. ricercare nella letteratura i dati e le osservazioni importanti per la determinazione dei parametri da considerare nella modellizzazione delle dinamiche cellulari. Questo aspetto, apparentemente banale, è risultato nei fatti il vero ostacolo allo sviluppo dei modelli fin qui analizzati;

2. discriminare i processi biologici fondamentali da quelli di minor rilevanza per la costruzione di modelli dinamici;

3. pianificare esperimenti ad hoc per la stima dei parametri dei modelli o per la verifica sperimentale delle simulazioni.

Anche quest'ultimo aspetto è solo all'apparenza banale perché richiede la capacità di tradurre modelli biofisici e matematici in esperimenti, capacità che il proponente ha sviluppato negli anni grazie ad una intensa collaborazione con i responsabili delle altre Unità Operative [a questo proposito si veda il CV del responsabile]. Questa esperienza verrà ora utilizzata per compiere quello che noi riteniamo essere un passo fondamentale della nostra ricerca, passare cioè da una descrizione dei processi fondamentali della crescita tumorale di cellule disperse - fase pienamente realizzata dalla versione attuale del nostro programma di simulazione [si veda ad es. Chignola&Milotti, 2005; Chignola et al., 2007] - alla descrizione degli aggregati di cellule tumorali - cosa che implica soprattutto la considerazione di aspetti biomeccanici e di comunicazione intercellulare, ad esempio mediata da citochine - e alla loro risposta ai trattamenti radioterapici come primo esempio di terapia antitumorale.

Noi riteniamo che il processo di comprensione della patologia oncologica sia ancora estremamente lungo, ma al contempo pensiamo che quella che stiamo percorrendo in questo cammino di ricerca sia una via rigorosa ancora inesplorata ed estremamente promettente.

Project participants

Roberto Chignola
Associate Professor

Collaboratori esterni

Edoardo Milotti
Università di Trieste Dipartimento di Fisica

Activities

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