För att bättre förstå mekanismerna bakom detta immunsvar har forskare vid Tokyo University of Science, i samarbete med RIKEN Center for Sustainable Resource Science och University of Tokyo, studerat en bakterieart som naturligt svänger i populationsstorlek – ett beteende liknande det av vita blodkroppar i vårt cirkulationssystem.
Forskarna fann att bakteriepopulationen kunde upprätthålla en stabil oscillerande jämvikt utan behov av komplexa regleringsmekanismer. De använde matematiska modeller för att visa hur bakterierna kunde uppnå detta genom en balans mellan positiva återkopplingsslingor och negativa återkopplingsslingor.
Denna forskning ger en värdefull insikt i hur våra kroppar kan upprätthålla homeostas och förhindra befolkningsexplosioner av immunceller. Det har också konsekvenser för att förstå och behandla cancer, som kännetecknas av okontrollerad tillväxt av celler. Genom att få en bättre förståelse för hur våra kroppar naturligt reglerar celltillväxt kan forskare kanske utveckla effektivare behandlingar för cancer och andra sjukdomar.
Forskargruppen, ledd av professor Hiroaki Kashiwagi vid Tokyo University of Science, fokuserade på en bakterieart som kallas *Caulobacter crescentus*. Denna bakterie svänger naturligt i populationsstorlek, med antalet celler som ökar och minskar över tiden i ett förutsägbart mönster.
Forskarna använde matematiska modeller för att undersöka mekanismerna bakom dessa befolkningssvängningar. De fann att bakterierna kunde uppnå detta genom en balans mellan positiva återkopplingsslingor och negativa återkopplingsslingor.
Positiva återkopplingsslingor uppstår när en ökning av en viss variabel leder till en ytterligare ökning av den variabeln. I fallet med *C. crescentus*, leder tillväxten av bakteriepopulationen till en ökning av produktionen av ett hormon som kallas quorum sensing factor. Detta hormon stimulerar sedan ytterligare tillväxt av bakteriepopulationen.
Negativa återkopplingsslingor uppstår när en ökning av en viss variabel leder till en minskning av den variabeln. I fallet med *C. crescentus*, leder tillväxten av bakteriepopulationen till en ökning av produktionen av ett protein som kallas Hfq. Detta protein hämmar sedan produktionen av quorum sensing factor, vilket i sin tur bromsar tillväxten av bakteriepopulationen.
Forskarna fann att balansen mellan dessa positiva och negativa återkopplingsslingor gjorde det möjligt för bakteriepopulationen att upprätthålla en stabil oscillerande jämvikt utan behov av komplexa regleringsmekanismer.
Denna forskning ger en värdefull inblick i hur våra kroppar kan upprätthålla homeostas och förhindra befolkningsexplosioner av immunceller. Det har också konsekvenser för att förstå och behandla cancer, som kännetecknas av okontrollerad tillväxt av celler. Genom att få en bättre förståelse för hur våra kroppar naturligt reglerar celltillväxt kan forskare kanske utveckla effektivare behandlingar för cancer och andra sjukdomar.
Forskargruppens resultat publicerades i tidskriften *Physical Biology*.
