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Il nuovo modello matematico può contribuire a predire il rischio dell'anemia

Una collaborazione fra un medico-ricercatore al policlinico di Massachusetts (MGH) e un matematico dalla Harvard University piombo allo sviluppo di un modello matematico che riflette come i globuli rossi cambiano nella dimensione e nel contenuto dell'emoglobina durante la loro durata della vita di quattro mesi. Nel loro rapporto pubblicato online nella prima edizione di PNAS, in John Higgins, nel centro di MGH, di MD per biologia di sistemi ed il dipartimento di patologia ed in L. Mahadevan, PhD, banco di Harvard di assistenza tecnica e le scienze applicate (MARI), egualmente descriva come il loro modello può essere usato per fornire informazioni cliniche apprezzate.

“Questo studio descrive un modo di promessa predire chi è probabile diventare anemico prima che realmente facciano ed è basato sulle prove eseguite ordinariamente in ospedali,„ dice Higgins. “Più generalmente, abbiamo trovato che un tipo di analisi matematica comunemente usato nella fisica può applicarsi ai dati clinici e scoprire i nuovi dettagli della fisiologia umana che possono contribuire a migliorare la diagnosi.„

Mahadevan aggiunge, “noi indica che è possibile usare i modelli minimi per comprimere l'informazione disponibile nei dati clinici attuali in alcuni parametri, che possono poi servire da base quantitativa per il paragone delle caratteristiche attraverso l'intera popolazione.„ È egualmente un membro del dipartimento di Harvard University di biologia Organismic ed evolutiva e l'istituto di Wyss per assistenza tecnica biologicamente ispirata.

In adulti in buona salute, intorno 250 miliardo globuli rossi ditrasporto (RBCs) sono rilasciati dal midollo osseo ogni giorno e un simile numero è annullato dalla circolazione sanguigna. Mentre molto è conosciuto circa come queste celle inizialmente si sviluppano dalle cellule staminali del sangue-sistema, molto di meno è conosciuto circa come RBCs maturo e finalmente si distrugge. Gli studi recenti hanno rivelato che RBCs molto giovane, che sono più grandi ed hanno livelli elevati dell'emoglobina che le celle mature, avverte una perdita rapida nella dimensione e nel contenuto dell'emoglobina durante i loro giorni primissimi. Come le celle maturi, continuano a perdere sia il volume che l'emoglobina, ma alle tariffe significativamente più lente.

Per lo studio corrente, i ricercatori hanno lavorato per mettere a punto una descrizione matematica relativamente semplice di come il volume ed il contenuto dell'emoglobina di RBC medio cambiano col passare del tempo. A partire dalle caratteristiche conosciute di giovani e celle mature, hanno sviluppato le equazioni quell'approssimativo come le giovani celle sono trasformate nelle celle mature. Dopo lo sviluppo del loro modello con i dati dalle persone in buona salute, hanno scoperto che i dati dai pazienti con tre tipi di anemie corrispondono ai valori del parametro differenti nel modello.

Per esempio, sembra che RBCs dalle persone in buona salute sia annullato dalla circolazione sanguigna prima che si restringano oltre una dimensione specifica. Ma in pazienti con l'anemia delicata di ferro-carenza o uno stato genetico ha chiamato il tratto della talassemia, RBCs continuano a restringersi dopo la soglia di spazio per le celle in buona salute. Cercando una popolazione aumentante di piccolo RBCs in campioni di sangue dalle persone che hanno avute un'analisi del sangue normale e poi hanno continuato a sviluppare successivamente le anemie di ferro-carenza i 30 - 90 giorni, i ricercatori potevano predire lo sviluppo dell'anemia di ferro-carenza.

“Cercare lo spostamento iniziale di questa soglia può permettere che noi identifichiamo significativamente più presto un'anemia di sviluppo di ora possiamo,„ Higgins dice. “L'anemia non spiegata di ferro-carenza in adulti è spesso un segno di un disordine molto più serio. Uno studio ha indicato che 11 per cento di quelli con l'anemia di ferro-carenza non causata dall'emorraggia ovvia realmente ha avuto tumore del colon. Nei casi gradisca quelli, diagnosticando l'anemia che i 90 giorni più presto sarebbe comparabili a diagnosticare il cancro di fondo i 90 giorni più presto.„

Un assistente universitario di biologia di sistemi alla facoltà di medicina di Harvard, Higgins nota che la competenza Mahadevan portato alla loro collaborazione era inestimabile. “Ci sono molto pochi scienziati matematicamente sofisticati che sono informati circa la biomedicina quanto Mahadevan e la sua curiosità infinita gli permette o persino costringe di capire tutti gli aspetti necessari del sistema biologico. Ha indicato ripetutamente come il per la matematica complesso può piombo ai modelli intuitivi semplici dei fenomeni biologici ed è questi modelli semplici che vero avanzano la nostra comprensione.„

Mahadevan, il de Valpine Professore di matematica applicata ai MARI di Harvard e un professore di biologia Organismic ed evolutiva, dice, “riunire i dati clinici, competenza matematica e di calcolo e cultura scientifica per riguardare i problemi connessi alla pratica di medicina è precisamente che cosa è necessario portare la medicina verso trasformarsi in un oggetto quantitativo con precisione sintonizzato. La combinazione rara di John di conoscenza, i talenti e l'entusiasmo sono un esempio meraviglioso di questo approccio.„