Uma equipe interdisciplinar de bia³logos e matema¡ticos da Universidade da Califa³rnia, Irvine desenvolveu uma nova ferramenta para ajudar a decifrar a linguagem que as células usam para se comunicarem umas com as outras.

Em artigo publicado hoje na Nature Communications , os pesquisadores apresentam o CellChat, uma plataforma computacional que permite a decodificação de moléculas sinalizadoras que transmitem informações e comandos entre as células que se unem para formar tecidos biola³gicos e atéórgãos inteiros.

"Para entender adequadamente por que as células fazem certas coisas e prever suas ações futuras, precisamos ser capazes de ouvir o que elas estãodizendo umas a s outras; ferramentas matemáticas e de aprendizado de ma¡quina permitem a tradução de tais mensagens", disse o co-saªnior autor Qing Nie, Professor de matemática e biologia celular e do chanceler da UCI .

"Assim como em nosso mundo, onde somos constantemente bombardeados com informações, todas as células experimentam muitas palavras moleculares chegando a elas simultaneamente", acrescentou o coautor Maksim Plikus, professor de biologia celular e desenvolvimento da UCI, "O que eles escolhem fazer depende desse fluxo constante de informações moleculares e de quais palavras e frases estãosendo ouvidas mais alto. "

Para usar o CellChat para traduzir mensagens moleculares entre as células, os pesquisadores alimentam a expressão de um gene de uma única canãlula e surge um relatório detalhado sobre os recursos de comunicação de sinalização de um determinado tecido ou a³rga£o.

"Para cada grupo distinto de células, o CellChat mostra quais sinais significativos estãosendo enviados para seus vizinhos e quais sinais eles tem a capacidade de receber", disse Plikus. "Como um intanãrprete da linguagem celular, o CellChat fornece aos cientistas uma visão valiosa dos padraµes de sinalização que orientam a função de todo o a³rga£o."

No desenvolvimento do CellChat, os pesquisadores do NSF-Simons Center for Multiscale Cell Fate Research da UCI - incluindo os bolsistas de pa³s-doutorado Suoqin Jin, Christian F. Guerrero-Juarez, Raul Ramos e Lihua Zhang - emprestaram muito de ferramentas de aprendizado de ma¡quina e teoria de rede social, que permite a plataforma para prever um significado denívelsuperior da linguagem celular e identificar semelhanças contextuais que de outra forma não seriam a³bvias. Ele quebra a imensa complexidade dos padraµes de comunicação celular.

As células produzem moléculas modificadoras para dar aªnfase a um determinado comando, transformando "faz isso" em "faz isso agora". O CellChat calibra automaticamente a força da comunicação de sinalização entre as células, considerando todas as moléculas modificadoras significativamente presentes. Como resultado, sua tradução torna-se mais sutil e ajuda a minimizar imprecisaµes que afetam outras ferramentas computacionais semelhantes, poranãm menos sofisticadas.

Além do empreendimento de pesquisa puramente fundamental para interpretar essas mensagens biológicas, Nie disse que o CellChat também pode ser usado para comparar as redes de comunicação em diferentes estados de um a³rga£o, como doença e saúde. Chamando-o de "Google Translator para o lanãxico das células ", Nie disse que uma das capacidades mais significativas da ferramenta éque ela pode ser usada para descobrir fatores moleculares em um amplo espectro de doena§as, incluindo câncer e doenças auto-imunes .

"Em nosso artigo, mostramos o poder do CellChat usando dermatite ata³pica , uma doença da pele humana, mas a ferramenta pode ser usada em qualquer tecido com o mesmo sucesso", acrescentou Plikus.