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El nuevo modelo matemático puede ayudar a predecir riesgo de la anemia

Una colaboración entre un médico-investigador en el Hospital General de Massachusetts (MGH) y un matemático de la Universidad de Harvard ha llevado al revelado de un modelo matemático que reflejaba cómo los glóbulos rojos cambian de tamaño y contenido de la hemoglobina durante su vida útil cuatrimestral. En su parte publicado en línea en la edición temprana de PNAS, Juan Higgins, el centro del Doctor en Medicina, de MGH para la biología de sistemas y el departamento de la patología, y L. Mahadevan, doctorado, escuela de Harvard de la ingeniería y ciencias aplicadas (MARES), también describa cómo su modelo se puede utilizar para ofrecer la información clínica valiosa.

“Este estudio describe una manera prometedora de predecir quién es probable llegar a ser anémico antes de que él lo haga real, y se basa en las pruebas realizadas rutinario en hospitales,” dice a Higgins. “Más generalmente, encontramos que un tipo de análisis matemático de uso general en la física puede ser aplicado a los datos clínicos y destapar los nuevos detalles de la fisiología humana que pueden ayudar a perfeccionar diagnosis.”

Mahadevan agrega, “nosotros muestra que es posible utilizar modelos mínimos para comprimir la información disponible en datos clínicos existentes en algunos parámetros, que pueden entonces servir como base cuantitativa para comparar características a través del toda la población.” Él es también una pieza del departamento de Universidad de Harvard de la biología Organismic y evolutiva y el instituto de Wyss para la ingeniería biológico inspirada.

En adultos sanos, liberan a alrededor 250 mil millones glóbulos rojos (RBCs) oxígeno-que llevan de la médula cada día, y un número similar se autoriza de la circulación sanguínea. Mientras que mucho se sabe sobre cómo estas células se convierten inicialmente de las células madres del sangre-sistema, menos se sabe mucho sobre cómo RBCs maduro y se destruye eventual. Los estudios recientes han revelado que RBCs muy joven, que son más grandes y tienen niveles más altos de la hemoglobina que las células maduras, experimenta una baja rápida de tamaño y contenido de la hemoglobina durante sus primeros días. Como las células madúrese, continúan perder el volumen y la hemoglobina, pero a regímenes importante más lentos.

Para el estudio actual, los investigadores trabajaron para desarrollar una descripción matemática relativamente simple de cómo el volumen y el contenido de la hemoglobina de RBC medio cambian en un cierto plazo. A partir de las características sabidas de células jovenes y maduras, desarrollaron ecuaciones ese aproximado cómo las células jovenes se transforman en las células maduras. Después de construir su modelo con datos de individuos sanos, descubrieron que los datos de pacientes con tres tipos de anemia corresponden a diversos valores de parámetro en el modelo.

Por ejemplo, aparece que RBCs de individuos sanos está autorizado de la circulación sanguínea antes de que se encojan más allá de una talla específica. Pero en pacientes con anemia suave de la hierro-deficiencia o una condición genética llamó el rasgo de la talasemia, RBCs continúan el encogerse más allá del umbral de la tolerancia para las células sanas. Buscando una población cada vez mayor de pequeño RBCs en muestras de sangre de los individuos que tenían un análisis de sangre normal y después continuaron desarrollar la anemia 30 a 90 de la hierro-deficiencia días después, los investigadores podían predecir el revelado de la anemia de la hierro-deficiencia.

“Buscar el cambio inicial de este umbral puede permitir que determinemos una anemia que se convierte importante anterior que ahora podemos,” Higgins dice. La “anemia inexplicada de la hierro-deficiencia en adultos es a menudo un signo de un desorden mucho más serio. Un estudio mostró que el 11 por ciento de ésos con la anemia de la hierro-deficiencia no causada por sangrar obvio real tenía el cáncer de colon. En casos tenga gusto de ésos, diagnosticando anemia que sería 90 días anterior comparables a diagnosticar el cáncer subyacente 90 días más pronto.”

Un profesor adjunto de la biología de sistemas en la Facultad de Medicina de Harvard, Higgins observa que la experiencia Mahadevan traído a su colaboración era inestimable. “Hay muy pocos científicos matemáticamente sofisticados que están tan bien informados sobre la biomedecina como Mahadevan, y su curiosidad ilimitada le permite u obliga a que entienda cualquier aspecto necesario del sistema biológico. Él ha mostrado en varias ocasiones cómo la matemáticas compleja puede llevar a los modelos intuitivos simples de fenómenos biológicos, y es estos modelos simples que avance verdad nuestra comprensión.”

Mahadevan, de Valpine Profesor de las matemáticas aplicadas en los MARES de Harvard y profesor de biología Organismic y evolutiva, dice, “traer datos clínicos, experiencia matemática y de cómputo y cultura científica juntos para referir los problemas conectados con la práctica del remedio es exacto cuál es necesario traer el remedio hacia convertirse en un tema cuantitativo fino sintonizado. La combinación rara de Juan del conocimiento, los talentos y el entusiasmo son un ejemplo maravilloso de esta aproximación.”