伍斯特理工学院(WPI)的两名研究人员获得了美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的917,999美元奖金，用于开发计算模型，研究在癌症中经常出错的细胞机制的关键部分。
这项为期三年的研究将使用数学技术和生物学发现来评估细胞力如何影响有丝分裂纺锤体的几何形状，有丝分裂纺锤体是细胞机制的一部分，负责在细胞分裂过程中分离遗传物质。
这项研究将建立在Olson和生物学和生物技术助理教授Amity Manning之前的工作基础上，建立计算模型来阐明人类上皮细胞在分裂过程中的力量。奥尔森和曼宁都是WPI生物信息学和计算生物学项目的成员。
计算模型使用数学和计算机模拟来调整复杂系统中的众多变量并观察结果。细胞分裂是一个复杂的过程，亲本细胞复制包含遗传指令的染色体，然后分裂成两个新的子细胞。
一个正在分裂的健康细胞包含两个中心体，它们固定在分子纺锤体的两端。当细胞分裂时，所有染色体的一个拷贝被拉向每个锚点或纺锤杆。分裂产生的两个细胞都继承了一组完全相同的染色体。
然而，癌细胞通常含有两个以上的中心体。额外的中心体必须聚集在一起形成一个具有两个纺锤极的功能纺锤体，这样癌细胞才能分裂成两个新的癌细胞。如果额外的中心体没有聚集在一起，一个有额外中心体的癌细胞就会分裂成两个以上的新细胞，每个细胞继承的遗传物质太少而无法存活。这表明限制中心体聚集的干预可以促进癌细胞的死亡。
研究人员可以在显微镜下观察细胞分裂，操纵过程中涉及的基因和蛋白质，并监测缺陷发生时的后果，但在实验室实验中所能完成的工作有限，曼宁说。
“在细胞分裂中有很多冗余和重叠的功能，”曼宁说。“我们想了解中心体聚集是如何调节的，以及它如何影响基本的细胞生物学。通过建模，我们可以简化复杂的功能和测试场景，从而更好地了解正在发生的事情。”
在该项目中，研究人员将开发新的计算模型，并阐明细胞中初始中心体位置与细胞分裂之间的关系。他们还将确定诸如运动蛋白动力蛋白之类的力量如何影响具有额外中心体的分裂细胞中中心体的运动。奥尔森和曼宁说，实验室实验将为新的计算模型提供信息，而这些模型将刺激更多的实验室实验。
曼宁说:“这确实是一个数学和生物学平衡的合作项目。”“我们可以集思广益，思考建模问题、生物学问题，以及如何将我们的专业知识应用到这个问题上。”
