اقتصاد دانش بنیان

پژوهشگران برنامه‌هاي بيوماتمتيک (زيست - رياضي) در دانشگاه ايالتي فلوريدا با کمک تلفيقي از فناوري و رياضي در يک مطالعه بلندپروازانه به دنبال راهي براي درمان قطعي ديابت نوع 2 مي‌گردند. مطالعه جديدي که توسط دکتر ريچارد برترام، استاد رياضيات صورت گرفته، به گونه‌اي موفقيت‌آميز نوسان توليد انسولين را در سلول‌هاي بتاپانکراس بازيابي کرد که در حقيقت از قدم‌هاي اوليه لازم براي روشن کردن مجدد سلول‌هاي خفته و بازگرداني امکان توليد انسولين در آن‌هاست. اين مشکل اساسي افرادي است که با ديابت زندگي مي‌گذرانند؛ سلول‌هاي پانکراسي آن‌ها يا اصولا انسولين نمي‌سازد يا مقدار آن کافي نيست تا قند خون کنترل گردد که در نتيجه ميزان گلوکز در خون تا مرز خطرناکي (ايجاد حالت hyperglycemia) افزايش مي‌يابد. تنها در ايالات متحده امريکا سي ميليون نفر دچار ديابتند که نود و پنج درصد موارد ابتلا از نوع 2 است. پژوهش دکتر برترام (نتايج آن در مجله PLOS Computational Biology به چاپ رسيده است)، موفقيتي قابل توجه در نيل به هدف نهايي يعني يافتن روشي براي درمان قطعي اين عارضه است. او توضيح مي‌دهد: «تاکنون کسي از تلفيق اين امکانات استفاده نکرده و اين راهي بسيار مناسب است که کارهاي علمي به همراه نتايج ملموس صورت گيرد که براي همگان جديد باشد. با کمک همکاري مناسب بين رشته‌اي و استفاده از فناوري رسيدن به چنين اهدافي امکان‌پذير مي‌گردد.» دکتر برترام از مدل‌هاي رياضي که خودش آن‌ها را طراحي و محاسبه کرده و علم ميکروسيالات بهره مي‌برد.

اين پژوهش با همکاري دکتر مايکل راپر دانشيار بخش شيمي و بيوشيمي صورت پذيرفت که تجهيزات لازم را با دقت کافي براي جان بخشيدن به مدل‌هاي رياضي دکتر برترام طراحي نمود. معادلات دکتر برترام مي‌تواند پاسخ بالقوه بسياري از سيستم‌هاي زيستي را شبيه‌سازي کند. محققان اين پيش‌بيني‌ها را در آزمايشگاه پژوهشي با يک وسيله شيشه‌اي ميکروسيال (که در ظاهر بسيار ساده به نظر مي‌رسد، اما سيستم داخلي آن بسيار پيشرفته و پيچيده است) مورد بررسي قرار دادند. اين نوآوري به اندازه يک کارت اعتباري بانکي است که روي آن کانال‌هاي ميکروسکوپي تعبيه شده که مي‌توانند مقدار دقيق و مورد نظر از محلول گلوکز را به سلول‌هاي بتاپانکراس که دسته‌هايي را به نام شبه‌جزاير مي‌سازند، برسانند. محققان پژوهش‌هاي مختلفي را با کمک شبه‌جزاير موش آزمايشگاهي و به کمک اين اختراع ميکروسيال انجام دادند. دکتر راپر مي‌گويد: «اين اختراع خيلي شبيه ساخت چيپ‌هاي رايانه‌اي است. اين وسيله‌ اجازه مي‌دهد يک يا تعداد بيشتري از شبه‌جزاير سلولي روي آن سوار شود، آن‌گاه در يک مکانيسم بسيار کنترل‌شده مقدار دقيق گلوکز را به اين سلول‌ها مي‌رسانيم.» با کمک اين فناوري و تنظيم مقدار دقيق گلوکزي که به سلول‌هاي بتاپانکراس مي‌رسد، پژوهشگران مي‌توانند علت خاموش شدن سلول‌هاي انسولين‌ساز را بيازمايند و امکان فعال‌سازي مجدد آن‌ها را بررسي کنند. با کمک ابداع ميکروسيالي دکتر راپر محققان دوز بسيار اندکي از گلوکز، يک ميکروليتر يا يک هزار‌م يک قطره باران را به سلول‌هاي بتا خفته پانکراسي موش رساندند. زماني که اين حجم بسيار کوچک به صورت ضربان‌هاي ريتم‌دار با اندازه و فراواني کنترل‌شده (مانند يک بدن سالم) مهيا شد، نوعي نوسان در سلول‌هاي شبه‌جزايري القا شد و سبب شد تا آن‌ها مانند سلول‌هاي سالم انسولين ترشح کنند. اين پژوهش نقطه عطفي در يافتن پاسخ سوالات مرتبط با ديابت و شناخت بهتر اين بيماري است. همچنين اين مطالعه نشان داد که چگونه تلفيقي از رياضيات و زيست‌شناسي مي‌تواند راهگشاي دانشمندان باشد. هدف تيم تحقيقاتي اين است که علت مقاومت بافت‌هاي بدن به انسولين روشن شود؛ چيزي که سبب مي‌شود شبه‌جزاير سلولي پانکراس ضعيف و در نهايت خاموش شوند که در همه اين موارد در نهايت به بروز ديابت مي‌انجامد. امروزه تيم برترام و راپر به آينده مي‌نگرند با اين هدف که به کمک رياضي و فناوري‌هاي جديد راه درماني براي ديابت بيابند. دکتر برترام مي‌گويد: «ما اين مطالعه را پيشرفت به سمت هدف مي‌دانيم. ديابت نوع 2 بيماري بسيار پيچيده‌اي است. براي درمان قطعي آن بايد فهميد اجزا و جزئيات ايجاد بيماري چگونه کار مي‌کنند. رياضي همواره در اين مسير مي‌تواند راهگشا باشد.» w

منبع: مجله دانش بنیان