Under embryonal utveckling kommunicerar celler med varandra genom en mängd olika kemiska signaler. Dessa signaler talar om för cellerna när de ska dela sig, när de ska differentiera och när de ska flytta. Den exakta koordineringen av dessa cellulära processer är avgörande för korrekt bildning av ett embryo.
Komplexiteten i cellulär kommunikation under embryonal utveckling har dock gjort det svårt för forskare att förstå hur det hela fungerar. Det nya matematiska ramverket som utvecklats av Berkeley-forskarna ger ett sätt att förenkla och analysera denna komplexitet.
Ramverket bygger på idén att cellulär kommunikation kan representeras som ett nätverk av interaktioner. I detta nätverk representeras varje cell av en nod, och interaktionerna mellan celler representeras av kanter. Styrkan i varje interaktion representeras av en vikt.
Genom att analysera strukturen i detta nätverk kunde forskarna identifiera nyckelfunktioner som är avgörande för embryonal utveckling. De fann att nätverket är mycket sammankopplat, där varje cell interagerar med många andra celler. De fann också att nätverket är organiserat i moduler, eller grupper av celler som interagerar starkare med varandra än med celler i andra moduler.
Dessa fynd tyder på att cellulär kommunikation under embryonal utveckling är mycket koordinerad och att defekter i denna koordination kan leda till utvecklingsdefekter. Det nya matematiska ramverket tillhandahåller ett verktyg för forskare att studera dessa defekter och utveckla potentiella terapier.
"Vår ram ger ett sätt att förstå hur celler kommunicerar för att bilda ett embryo", säger studiens huvudförfattare Dr Boris Ryvkin. "Denna förståelse kan hjälpa oss att identifiera orsakerna till utvecklingsdefekter och utveckla nya sätt att förebygga dem."
Forskarna planerar att använda sitt nya ramverk för att studera en mängd olika utvecklingsdefekter, inklusive fosterskador och cancer. De hoppas att deras arbete ska leda till nya insikter om dessa sjukdomar och nya behandlingar för dem.
