Debido a que los órganos se desarrollan de manera notablemente similar en las moscas de la fruta y en las personas, los conocimientos biológicos de este modelo pueden usarse para informar el diagnóstico y tratamiento de enfermedades humanas como el cáncer, el Alzheimer y los defectos genéticos congénitos.

Jeremiah Zartman, profesor asociado de ingeniería química y biomolecular en la Universidad de Notre Dame, trabajó con un equipo de investigación multidisciplinario que incluía colaboradores de la Universidad de California en Riverside para desarrollar un modelo de mosca de la fruta para aplicar ingeniería inversa a los mecanismos que generan tejido de órganos. /P>

Los hallazgos del equipo, que ofrecen una comprensión más profunda de las palancas químicas y mecánicas que regulan el tamaño y la forma de las células de los órganos, se publicaron en Nature Communications. .

"Estamos tratando de simular un órgano en la computadora, creando efectivamente un gemelo digital de ese órgano", dijo Zartman. "Estamos tomando diferentes células y partes de células para ver si podemos predecir cómo interactuarán entre sí".

Los órganos se desarrollan en respuesta a lo que Zartman llama una "sinfonía" de señales. El modelo de mosca de la fruta de los investigadores integra las numerosas señales que orquestan el movimiento, la contracción, la adhesión y la proliferación de las células. También incorpora las propiedades mecánicas, químicas y estructurales de los componentes celulares y explica cómo estas propiedades cambian con el tiempo y en diferentes ubicaciones.

Tanto el modelo como los resultados experimentales de su laboratorio mostraron que había dos clases distintas de vías de señalización química, o secuencias de señales, que producen tejidos curvos o planos, identificando la flexibilidad y la capacidad de adaptación para generar un órgano de una forma específica.

Las células que recibieron señales de la insulina condujeron a un aumento en la curvatura del tejido, mientras que las células que recibieron información de otros dos reguladores clave del crecimiento aplanaron el tejido. Los investigadores descubrieron que estos reguladores del crecimiento también manipulaban la estructura interna de la célula, o citoesqueleto, para esculpir aún más el tamaño y la forma de la célula.

El objetivo general del grupo Zartman es identificar en qué medida las reglas biológicas extraídas de estudios simulados de órganos de moscas se comparten con sistemas tan distintos como las plantas, los peces y los humanos.

"Nuestro objetivo para el futuro es desarrollar un prototipo de órgano digital que aborde una cuestión fundamental en biología:¿cómo generan las células órganos funcionales?" dijo Zartman.