Pin It

Η κατανόηση όσο το δυνατόν περισσότερο του ανθρώπινου μικροβίου έχει σημαντικές επιπτώσεις στην κατανόηση της υγείας και των ασθενειών. Η εξάπλωση των πολυπλοκότητας αποδεικνύεται δύσκολη και εδώ νέα μαθηματικά μοντέλα μπορούν να βοηθήσουν.

Το ανθρώπινο μικροβιακό έντερο αναφέρεται σε ένα περίπλοκο οικοσύστημα χιλιάδων μικροβιακών ειδών και των γονιδίων τους που περιέχονται στο γαστρεντερικό σωλήνα. Ο τρόπος με τον οποίο συμπεριφέρονται αυτοί οι οργανισμοί και ο βαθμός στον οποίο βρίσκονται σε ισορροπία είναι ένας βασικός παράγοντας που επηρεάζει τη γενική υγεία και σε σχέση με τις διάφορες μεταβολικές συνθήκες.

Η εξάπλωση των βασικών δεδομένων είναι σημαντική για τους τομείς της υγείας και για την ανακάλυψη νέων φαρμάκων, ωστόσο η διαδικασία είναι πολύπλοκη. Η εύρεση λύσεων για τη διεξαγωγή μεγάλων αναλύσεων δεδομένων και στη συνέχεια για την κατάρτιση προβλέψεων είναι σημαντική εάν η απαραίτητη έρευνα πρόκειται να προχωρήσει με ρυθμό που είναι χρήσιμος για την κοινωνία. Μια ερευνητική ομάδα του Ινστιτούτου Επιστήμης Carnegie έχει δημιουργήσει ένα λεπτομερές μαθηματικό πλαίσιο που μπορεί να βοηθήσει στον χαρακτηρισμό της οικολογίας του ανθρώπινου μικροβίου, μέχρι το συγκεκριμένο μικροβιοκτόνο που σχετίζεται με ένα άτομο.

Για να εκτιμηθεί η πιθανή εξελικτική τροχιά ενός οργανισμού, οι βιολόγοι εκτιμούν τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των γονιδίων για να δουν ποιοι συνδυασμοί είναι πιο «κατάλληλοι». Επομένως, ένας οργανισμός που εξελίσσεται παίρνει το πιο κατάλληλο μονοπάτι, σύμφωνα με μια βιολογική θεωρία που ονομάζεται « τοπίο γυμναστικής ». Αυτή η πορεία μπορεί να διαμορφωθεί μέσω μαθηματικών τεχνικών.

Οι ερευνητές πήραν τέτοια μοντέλα και εξέτασαν αν αυτό το μοντέλο γονιδίων μπορεί να εφαρμοστεί στους μικροοργανισμούς που συνθέτουν το ανθρώπινο μικροβιοκτόνο, εστιάζοντας στο ανθρώπινο έντερο.

Συζητώντας αυτό, ο επικεφαλής ερευνητής Will Ludington εξηγεί : "Αν κατανοήσουμε τις αλληλεπιδράσεις, μπορούμε να κάνουμε προβλέψεις για το πώς αυτά τα πολύπλοκα συστήματα θα λειτουργήσουν σε διαφορετικά σενάρια. Ωστόσο, υπάρχει πολύ μεγάλη πολυπλοκότητα στα δίκτυα αλληλεπίδρασης λόγω του μεγάλου αριθμού γονιδίων ή ειδών. Αυτές προσθέτουν διαστάσεις στο πρόβλημα και καθιστούν δύσκολη την επίλυση".

Για να ανταποκριθούν στην πρόκληση αυτή, οι ερευνητές εφάρμοσαν ένα ελαφρώς διαφορετικό μαθηματικό πλαίσιο για την αξιολόγηση των μικροβιολογικών δεδομένων, εστιάζοντας στη συλλογή των μορφών αλληλεπιδράσεων εντός ενός δεδομένου τοπίου - του γαστρεντερικού σωλήνα.

Λόγω της μεγάλης ποικιλίας ειδών που αποτελούν το ανθρώπινο μικροβιοκτόνο, οι ερευνητές ανέπτυξαν το μοντέλο τους χρησιμοποιώντας τη μύγα καρπών. Το επόμενο βήμα είναι να δοκιμάσετε τον τρόπο με τον οποίο το μοντέλο κατέχει εναλλασσόμενα τοπία, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων. Το νέο μοντέλο περιγράφεται στο περιοδικό Journal of Mathematical Biology , με το ερευνητικό έγγραφο με τίτλο "Διαχωριστικά συστάδων και τοπία φυσικής κατάστασης του μικροβιακού μύγας Drosophila".

Pin It