Los investigadores del programa de biomatemáticas de la Universidad Estatal de Florida están utilizando una combinación de matemáticas y tecnología en una ambiciosa búsqueda de una cura para la diabetes tipo 2.
Una nueva investigación realizada por el profesor de matemáticas Richard Bertram ha reactivado con éxito las oscilaciones en las células beta pancreáticas productoras de insulina, uno de los primeros pasos necesarios para resucitar las células inactivas y restaurar la producción de insulina.
Ese es el problema para las personas que viven con diabetes: sus células pancreáticas no producen insulina o no producen suficiente para controlar el azúcar en la sangre, lo que causa una hiperglucemia peligrosa: niveles altos de glucosa en sangre. Aproximadamente 30 millones de estadounidenses viven con diabetes; El 95 por ciento tiene diabetes tipo 2.
Investigación pionera de Bertram, publicada en la revista Biología Computacional PLOS con el estudiante de posgrado y autor principal Joseph McKenna - es un gran avance que da un paso más hacia el objetivo de encontrar una cura para la diabetes tipo 2.
"No hay nadie más que use esta combinación de herramientas", dijo Bertram. "Es agradable hacer un trabajo científico y obtener conocimientos que nadie más está obteniendo porque tenemos la colaboración adecuada con las herramientas adecuadas".
Las herramientas adecuadas incluyen los propios modelos matemáticos de Bertram junto con "dispositivos microfluídicos" únicos.
La colaboración adecuada incluye a Michael Roper, profesor asociado en el Departamento de Química y Bioquímica, que imagina, y luego construye, los dispositivos de precisión que dan vida a los modelos matemáticos de Bertram.
Las ecuaciones de Bertram pueden simular muchas respuestas biológicas potenciales. Los investigadores prueban esas predicciones en un laboratorio experimental con un dispositivo de microfluidos de vidrio, hermoso por la simplicidad de su apariencia externa pero también desalentador por la complejidad de su diseño interno.
El dispositivo, del tamaño de una tarjeta de crédito, está grabado con canales microscópicos que pueden entregar cantidades perfectamente medidas y controladas de una solución líquida de glucosa a las células beta pancreáticas latentes, que forman grupos llamados islotes. Los investigadores realizan diversos experimentos en islotes de ratonesutilizando dispositivos de microfluidos.
"Se fabrican de forma muy similar a como se fabrican los chips de computadora", dijo Roper. "El dispositivo permite que uno o varios islotes se coloquen dentro de él. Luego, podemos administrar niveles de glucosa muy precisos a estas células en unmanera controlada."
Al entregar niveles precisos de glucosa a los islotes pancreáticos en el laboratorio, los investigadores pueden probar cómo se desactivan las células beta productoras de insulina y si se pueden reactivar.
Con el dispositivo de microfluidos de Roper, los investigadores administraron pequeñas dosis de glucosa, aproximadamente un microlitro o 1/1000 de una gota de lluvia, a las células beta pancreáticas latentes de los ratones. Cuando esas dosis controladas se administraron en pulsos rítmicos del tamaño exactoy frecuencia, imitando un cuerpo sano, desencadenaron osciladores inherentes en las células de los islotes. Eso provocó que las células vibraran y segregaran insulina de una manera "saludable".
El experimento es un hito valioso en la larga búsqueda de Bertram para comprender mejor la enfermedad. Y es un buen ejemplo de cómo la intersección de las matemáticas y la biología puede hacer avanzar ese objetivo.
También se centra en por qué los tejidos de todo el cuerpo se vuelven resistentes a la insulina, lo que hace que los islotes pancreáticos se desgasten y finalmente se cierren. Cuando eso sucede, una persona tiene la enfermedad.
Ahora, Bertram y Roper, y su equipo de investigadores de la FSU, miran hacia el futuro utilizando una combinación fascinante de matemáticas y nueva tecnología para ayudar a liderar la búsqueda de una cura.
"Podemos pensar en esto como un progreso hacia ese objetivo", dijo Bertram. "La diabetes tipo 2 es una enfermedad muy complicada. La forma en que podemos vencerla es entendiendo cómo funcionan todos estos componentes y eso es lo que estamoscontribuyendo a. Los avances científicos a menudo son facilitados por las matemáticas. "
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Florida . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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