Des chercheurs de l'Université de Californie à San Diego ont développé et testé un nouveau logiciel, appelé Algorithmes de modélisation spatiale pour les réactions et le transport (SMART), capable de simuler de manière réaliste les réseaux de signalisation cellulaire – ; les systèmes complexes d’interactions moléculaires qui permettent aux cellules de répondre à divers signaux provenant de leur environnement. Les réseaux de signalisation cellulaire impliquent de nombreuses étapes distinctes et sont également grandement influencés par les formes complexes et tridimensionnelles des cellules et des composants subcellulaires, ce qui les rend difficiles à simuler avec les outils existants. SMART propose une solution à ce problème, qui pourrait contribuer à accélérer la recherche dans des domaines des sciences de la vie, tels que la biologie des systèmes, la pharmacologie et le génie biomédical.
Les chercheurs ont testé avec succès le nouveau logiciel dans des systèmes biologiques à plusieurs échelles différentes, depuis la signalisation cellulaire en réponse à des signaux adhésifs, jusqu'aux événements de libération de calcium dans les régions subcellulaires des neurones et des cellules du muscle cardiaque, jusqu'à la production d'ATP (la monnaie énergétique des cellules). dans une représentation détaillée d’une seule mitochondrie. En fournissant un outil flexible, précis et efficace pour modéliser les réseaux de signalisation cellulaire, SMART ouvre la voie à des simulations plus détaillées pour faire progresser notre compréhension du comportement cellulaire et piloter le développement de nouveaux traitements pour les maladies humaines.
L'étude, publiée dans Science informatique de la naturea été dirigé par Emmet Francis, Ph.D., chercheur postdoctoral de l'American Society for Engineering Education, dans le groupe de recherche supervisé par le professeur Padmini Rangamani, Ph.D., tous deux affiliés au département de pharmacologie de la faculté de médecine de l'UC San Diego et le Département de génie mécanique et aérospatial de la Jacobs School of Engineering de l'UC San Diego. La version initiale de ce logiciel a été écrite par Justin Laughlin, Ph.D., un ancien étudiant diplômé du groupe de Rangamani.
SMART fait partie d'une collaboration en cours avec une équipe de recherche dirigée par Marie Rognes, Ph.D., au laboratoire de recherche Simula à Oslo, en Norvège. Cette recherche a été financée en partie par la National Science Foundation, la Wu Tsai Human Performance Alliance, l'Air Force Office of Scientific Research, la Hartwell Foundation, le Kavli Institute of Brain and Mind, le Conseil européen de la recherche, le Conseil de recherche de Norvège, le Centre KG Jebsen pour la recherche sur les fluides cérébraux et la Fondation Fulbright.
