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Teoria delle interazioni nella matrice extracellulare:
Tutte le cellule dei diversi tipi di tessuto connettivo si trovano disperse in una sostanza gelatinosa denominata matrice o matrice extracellulare o matrice cellulare. La matrice è costituita da una porzione fibrosa, composta da proteine, inclusa in una soluzione acquosa di proteine, glicoproteine e proteoglicani. Le proteine in questione sono: collagene, elastina, laminina, fibronectina, condronectina e osteonectina\SPARC.
L'adesione delle cellule (tra di loro o con la matrice esterna), la loro migrazione, la comunicazione, la proliferazione e differenziazione sono regolate da una complessa interazione tra le cellule stesse e la matrice che le circonda.
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La ricerca nei laboratori del Dr. Zaman (l'artefice del progetto) si focalizza sullo sviluppo di modelli di base, presi dalla meccanica e termodinamica statistica, che diano una comprensione su vasta scala delle interazioni nella matrice cellulare. Di particolare interesse è il modo in cui la conformazione dei recettori e dei leganti (ligands), o piuttosto la forza delle interazioni, regola l'adesione e la migrazione delle cellule.
Un'altra area di ricerca è quella che studia le interazioni tra i recettori cellulari e le nano-particelle funzionali che possono essere ferme o in movimento.
In sostanza l'aspirazione dei ricercatori è di acquisire informazioni basilari sulla adesione e migrazione cellulare, o su altri processi cellulari, seguendo principalmente metodi teorici.
C'è poi una stretta collaborazione con vari gruppi di ricerca, sia all'istituto UT Austin che fuori, che serve a dare una prospettiva pratica ai modelli e simulazioni.

Meccaniche cellulari:
Per acquisire le informazioni basilari sui meccanismi cellulari bisogna capire sia le meccaniche che le dinamiche all'interno dell'ambiente cellulare. La ricerca sulle meccaniche cellulari punta alla comprensione del ruolo delle proprietà meccaniche cellulari nella regolazione dei fenomeni di adesione e migrazione. Sono di particolare interesse le proprietà meccaniche delle cellule tumorali ai diversi stadi della formazione del tumore e della diffusione del cancro.
Vi è inoltre interesse a capire come le proprietà meccaniche cellulari si adattano a quelle meccaniche e biochimiche extracellulari in contesti bi-tridimensionali.

La migrazione cellulare in caso di malattia:
Una delle aree chiave della ricerca è quella dello sviluppo e implementazione di metodi di calcolo ad alta produttività e risoluzione (precisione); questo per quantificare la mobilità delle cellule in caso di malattia, in particolare cancro e asma.
Vi è particolare interesse allo studio della mobilità cellulare in matrici extracellulari sia naturali che artificiali. Si vuole infatti comprendere come la densità della matrice, la concentrazione di leganti e proteolisi agiscano simultaneamente per creare quel complesso di interazioni che regola la mobilità.
Lo scopo principale dei progetti intrapresi è quello di sviluppare una struttura (un ambiente) ibrida meccanica-biochimica per studiare la sinergia tra i movimenti e le comunicazioni cellulari in uno spazio tridimensionale. Gli esperimenti con microscopi ad alta risoluzione su diverse cellule cancerogene saranno complementari all'uso di modelli quantitativi matematici e computazionali. Inoltre una forte collaborazione con esperti medici di questa malattia permettaranno di studiare il problema alle sue fondamenta ma anche da un punto di vista biologico.

Calcolo distribuito:
Il progetto di calcolo distribuito del laboratorio del Dr. Zaman è focalizzato allo sviluppo e implementazione di strumenti computazionali ad alta produttività per studiare le interazioni cellula-matrice.
 
Approfondimenti e articoli correlati:
Articolo 1
Articolo 2
Elenco delle pubblicazioni: solo di circa la metà è possibile scaricare il testo.

 


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