研究者は、糖尿病の治療に数学を使う

フロリダ州立大学の全国的に有名なバイオマテリアルプログラムの研究者は、2型糖尿病の治癒のための野心的な研究に、数学と技術を組み合わせて使用​​しています。

リチャード・バートラム教授によって行われる数学の新しい研究は、休止細胞を復活させ、インスリン産生を回復させるために必要な最初のステップの1つであるインスリン産生膵β細胞の振動を成功裏に再活性化しました。

それは糖尿病と共に生きる人々の問題です。彼らの膵臓の細胞はインスリンを作らない、もしくは、血糖値をコントロールするのに十分ではなく、危険な高血糖を引き起こします。
約3000万人のアメリカ人が糖尿病を罹っています。 そしてそのうち95%が2型糖尿病です。

大学院生で、本件の筆頭著者のジョセフ・マッケンナ氏がPLOS Computational Biologyジャーナルに掲載した『バートラムのトレンドセッティング研究』という研究は、2型糖尿病の治療法を見つけるという目標を達成するためのもう一つのステップです。

「このツールの組み合わせを使用する人はほかにいません。」とバートラム教授は述べています。
「適切なツールと適切なコラボレーションがあるため、他の誰も得られないという洞察を得て、科学的な仕事をしていることは光栄です。」

正しいツールにはバートラム教授の独自の数学モデルと独自の「マイクロ流体デバイス」が含まれています。

化学と生化学の准教授であるマイケル・ローパー氏との適切なコラボレーションによりバートラム教授の数学モデルを生かす精密機器の開発を推進しています。
バートラム教授の方程式は、多くの潜在的な生物学的応答をシミュレートすることができます。
研究者は、実験室でこれらの予測をガラスマイクロ流体デバイスでテストします。
その外観のシンプルさは魅力的ですが、内部デザインの複雑さは驚異的です。

この装置は、クレジットカードのサイズとほぼ同じで、完全に測定され制御された量のグルコース溶液を膵島と呼ばれるクラスターを形成する休止膵β細胞に送達することができる顕微鏡チャネルでエッチングされます。
研究者は、マイクロフルイディックデバイスを用いてマウス膵島で様々な実験を行います。

「それらはコンピュータチップが作られるように作られています。」とローパー准教授は語りました。
「(デバイスは)その中の1つまたは複数の島を配置することができ、非常に正確に制御された方法でこれらの細胞に非常に正確な血糖値を提供することができます。」

実験において膵島に正確な血糖値を送達することにより、研究者はインスリン産生のβ細胞がどのように消滅し、どのように再活性化できるかを試験することができます。

ローパー准教授のマイクロ流体デバイスを用いて研究者らは、マウスの休眠膵臓ベータ細​​胞に、約1マイクロリットルまたは1/1000分の雨滴の微量のグルコースを送達しました。
これらの制御された線量を正確な大きさと周波数のリズミカルなパルスで投与し、健康な体を模倣すると、島細胞内に固有のオシレータを引き起こしました。その結果、細胞は「健康な」様式でインスリンを振動させて分泌させました。

この実験は、バートラム教授の長期間に渡る研究理解での貴重なマイルストーンであり、この疾患をよりよく理解するためのものです。
そして、それは数学と生物学の交差点がどのようにその目標を進めることができるかの良い例です。

彼はまた、『体全体の組織がなぜインスリン抵抗性になり、膵島が摩耗して最終的に閉鎖するのか』に焦点を当てています。それが起こった時に、人は病気にかかります。

今、バートラム教授とローパー准教授およびFSUの研究チームは、数学と新技術の魅力的な組み合わせを使っての治療法を導くといった将来を見据えています。

「我々は、この研究がその目標に向かって進歩させていると考えることができます。」とバートラム博士は述べました。
「2型糖尿病は非常に複雑な疾患です。私たちがそれに打ち勝つ方法は、これらすべての要素がどのように働いているのかを理解することであり、それがまさに、私たちが貢献していることなのです。」
科学的な新発見は、しばしば数学によって促進されるのです。

(記事元)http://medicalxpress.com/news/2016-11-crunching-math-diabetes.html