آلزایمرمدلسازی ریاضیمغز و کامپیوتر

توسعه یک مدل ریاضی برای بررسی عامل تشکیل آلزایمر

در پژوهشی جالب که توسط دانشمندان آمریکایی انجام شده است، یک مدل ریاضی برای نحوه تشکیل فیبریل های آمیلوئید ارائه گردیده است. این مدل ریاضی می‌تواند در خصوص نحوه تجمع این فیبریل‌‌ها که درنهایت می‌توانند موجب بیماری آلزایمر و برخی دیگر از بیماری‌ها شوند، اطلاعات مفیدی را به دانشمندان بدهد.


گره‌های آمیلوئید شامل مجموعه‌ای از هزاران دسته پروتئینی هستند که به‌شدت به یکدیگر متصل شده‌اند. شکل‌گیری این گره‌ها باعث بروز چند اختلال گسترده ازجمله بیماری آلزایمر و دیابت نوع دو می‌شود.

محققان موسسه آمریکایی فیزیک در پژوهشی که یافته‌های آن را در مجله Chemical Physics منتشر کرده‌اند، خبر از یک مدل ریاضی برای تشکیل این گره‌های آمیلوئید داده‌اند. این مدل نشان می‌دهد که تجمع آمیلوئید چگونه با روش کاتالیزوری رخ می‌دهد و این موضوعی است که قبلاً به‌خوبی درک نشده بود.

مجریان این پژوهش، مدل ریاضی مورد نظر خود را برای درک تجمع یک پروتئین خاص مرتبط با آلزایمر به نام Ab40 به کار گرفتند. نتایج این کار نشان داد که آغاز فرایند تجمع برای فیبریل های این پروتئین، به‌طور معمول در لبه‌های محیطی رخ می‌دهد، مثلاً در نزدیکی سطح محلول مایع یا کنار دیواره شیشه‌ای یک لوله آزمایش. این موضوع می‌تواند پیامدهای مهمی در تفسیر داده‌های آزمایشگاهی که در مطالعه آلزایمر و سایر بیماری‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند، داشته باشد.

این مدل شامل مجموعه‌ای از معادلات ریاضی است که از آن‌ها با «معادلات سرعت یا نرخ» یاد می‌شود. این معادلات می‌توانند تغییرات غلظت تجمعات پروتئینی فوق را با گذشت زمان توصیف نمایند. هر مرحله واکنش در مدل با آن چه در واکنش‌های محتوی آنزیم رخ می‌دهد، مطابقت دارد. در این جا نقش آنزیم، توسط نوک یا قسمت‌های جانبی یک فیبر در حال رشد و یا احتمالاً توسط سطوح ظرف آزمایشگاهی ایفا می‌شود.

در این پژوهش، محققان دریافتند که شکل ریاضی مدل آن‌ها، به معادلات مشهور میکائیلیس-منتون مرتبط است که برای اولین بار در سال 1913 منتشر شد تا سرعت واکنش‌های آنزیمی را توصیف کند. این مدل، دارای فرم ریاضی بسیار ساده‌تر نسبت به تمام مدل‌های پیش از خود است که برای تشکیل آمیلوئید ابداع شده و مورد استفاده قرار گرفته‌اند. همچنین، این مزیت اضافی را دارد که معادلات آن را می‌توان به‌صورت دستی و بدون نیاز به شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای حل کرد.

الکساندر دیر، یکی از محققان پروژه دراین‌باره می‌گوید: “ما انتظار داریم که متدولوژی ارائه‌شده در این تحقیق، بتواند پایه‌های مستحکمی را برای هرگونه تلاش آینده برای مدل‌سازی پدیده‌های جدید مرتبط با تشکیل آمیلوئید، ایجاد کند.”

به گفته این دانشمندان، یکی از ویژگی‌های اصلی راه حل ریاضیاتی ارائه‌شده در معادلات نوع میکائیلیس-منتون، پدیده‌ای است که با عنوان «اشباع» شناخته می‌شود. هنگامی‌که اشباع رخ می‌دهد، سایت‌های کاتالیزوری در غلظت‌های بالای پروتئین به‌طور کامل اشغال می‌شوند. در مورد مطالعات Ab40، اشباع همچنین نشان‌دهنده شروع فرایند تجمع پروتئین روی یک سطح نظیر دیواره جانبی یک لوله آزمایش است.

مجریان این پروژه معتقدند: “اگرچه هنوز برای تعمیم این نتیجه‌گیری به فرایندهای درون بدن، زود است، ولی باید دانست یافته‌های این پژوهش باعث تسهیل مطالعه تشکیل آمیلوئید بالأخص در حضور سایر مواد موجود در مایعات بدن می‌گردند.”

آن‌ها اظهار می‌دارند: “این کار پژوهشی، تجزیه‌وتحلیل داده‌های تجربی را به سطحی بالاتر می‌برد که برای استخراج مهارکننده‌های قوی تشکیل آمیلوئید ضروری است.”

 
توسط
EurekAlert
منبع
Chemical Physics
برچسب‌ها
نمایش بیشتر

نوشته‌های مشابه

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

+ هفـتاد نـه = هشـتاد شـش

دکمه بازگشت به بالا
EnglishIran
بستن
بستن