Hacer números: Los investigadores usan las matemáticas en la búsqueda de la cura para la diabetes

En una nueva investigación de las matemáticas, el profesor Richard Bertram, ha reactivado con éxito oscilaciones en las células beta pancreáticas productoras de insulina, uno de los primeros pasos necesarios para resucitar las células latentes y la restauración de la producción de insulina.

Ese es el problema para las personas que viven con diabetes tipo 2: Sus células pancreáticas o bien no produce insulina, o no producen suficiente insulina para controlar el azúcar en la sangre, causando hiperglucemia peligrosa, es decir, altos niveles de glucemia.

Marca tendencias la investigación de Bertram, publicada en la revista PLOS Computational Biology, con el estudiante graduado y autor principal Joseph McKenna, ya que es un gran avance que da un paso más hacia el objetivo de encontrar una cura para la diabetes tipo 2.

«No hay ningún otro estudio con esta combinación de herramientas», dijo Bertram. «Es agradable estar haciendo un trabajo científico ganando puntos de vista que nadie más está ganando porque tenemos el derecho de colaboración con las herramientas adecuadas«.

Las herramientas adecuadas incluyen modelos matemáticos propios de Bertram, junto con singulares «dispositivos de microfluidos».

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La colaboración incluye a Michael Roper, profesor asociado en el Departamento de Química y Bioquímica, que forja y luego construye los dispositivos de precisión que traen los modelos matemáticos de Bertram a la vida.

Las ecuaciones de Bertram pueden simular muchas posibles respuestas biológicas.

Los investigadores prueban esas predicciones en un laboratorio experimental con un dispositivo de microfluidos de vidrio; no sólo es hermoso en la simplicidad de su apariencia externa, sino también posee enormes proporciones en la complejidad de su diseño interior.

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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 latente a las células beta pancreáticas, que forman grupos llamados islotes.

Los investigadores realizan diversos experimentos en los islotes de ratón utilizando dispositivos de microfluidos.

«Son similares a mucho de los chips de ordenador «, dijo Roper. «El dispositivo permite ajustarse a uno o varios islotes para ser colocado dentro de ellos. Entonces podemos entregar niveles de glucosa muy precisos a estas células de una manera muy controlada«.

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Mediante la entrega de los niveles de glucosa precisos en los islotes pancreáticos en el laboratorio, los investigadores pueden probar cómo las células beta productoras de insulina se desconectan y si pueden ser reactivados.

Con el dispositivo de microfluidos de Roper, los investigadores entregaron pequeñas dosis de glucosa, alrededor de un microlitro o 1 / 1.000 de una gota de agua, a las células beta del páncreas de ratones inactivos.

Cuando esas dosis controladas se administraron en forma de pulsos rítmicos de exactamente el tamaño y la frecuencia correcta, imitando un cuerpo sano, activan los osciladores inherentes en las células de los islotes. Eso hizo que las células vibren y secretan insulina de una manera «sana».

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El experimento es un hito importante en la larga búsqueda de Bertram para comprender mejor la enfermedad. Y, es un buen ejemplo de la forma en que la intersección de las matemáticas y la biología pueden avanzar en ese objetivo.

También se han enfocado sobre por qué los tejidos de todo el cuerpo se vuelven resistentes a la insulina, causando islotes pancreáticos que se desgasten y finalmente cierran. Cuando eso sucede, una persona tiene la enfermedad.

Ahora, Bertram y Roper junto con su equipo de investigadores de la AUS, miran hacia el futuro utilizando una mezcla fascinante de las matemáticas y las nuevas tecnologías para ayudar a dirigir la búsqueda de una cura.

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«Podemos pensar en esto como para avanzar hacia ese objetivo», dijo Bertram. «La diabetes tipo 2 es una enfermedad muy complicada. La forma en que se puede superar, es mediante la comprensión de cómo todos estos componentes funcionan y eso es a lo que estamos contribuyendo. Los avances científicos suelen verse facilitados por las matemáticas«.

 

 


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