Математика може запропонувати новий спосіб дослідження складної хімії, що стоїть за формуванням бляшок, пов’язаних з хворобою Альцгеймера.
Бляшки, пов’язані з хворобою Альцгеймера, починаються з молекулярних взаємодій, які важко безпосередньо спостерігати, коли вони розгортаються. Шантія Ярахмадіан, доцент Університету штату Міссісіпі, використала математику для моделювання частини цього процесу, зосередившись на тому, як такі метали, як мідь і цинк, впливають на поведінку бета-амілоїдних білків.
Його остання модель відстежує ланцюг реакцій, які можуть спричинити агрегацію бета-амілоїду або агрегацію та утворення бляшки. Це також дозволяє дослідникам перевірити, як два потенційні терапевтичні підходи можуть вплинути на ці реакції. Робота в Ш Вісник математичної біології і розширює попередні зусилля Ярахмадіана з математичної моделі хвороби Альцгеймера.
Перетворення молекулярних реакцій у рівняння
«Кожне біологічне явище відбувається у фізичному світі – у просторі та часі, і включає зміни у формі, кількості та матерії», – сказав Ярахмадян, викладач кафедри математики та статистики МДУ. «Завдяки своїй абстрактній силі математика дозволяє нам виявляти закономірності, перевіряти гіпотези та робити прогнози, які неможливо зробити лише за допомогою спостережень. Математика не замінює лабораторні чи клінічні дослідження, але вона допомагає нам розуміти великі системи, визначати ефективні механізми та керувати майбутніми експериментами».
У новій структурі модель показує, як іони металів можуть впливати на агрегацію бета-амілоїду з часом. Мідь і цинк можуть взаємодіяти з бета-амілоїдом, і модель була розроблена, щоб дослідити, як ця взаємодія може змінити послідовність подій, які утворюють більші білкові агрегати.
Та сама система може імітувати два можливі способи порушити цей процес. Один із них включає хелатоутворення, коли молекули зв’язують іони металів і зменшують їх доступність для інших хімічних реакцій. Інші вивчають інгібіторну терапію, яка запобігає агрегації.
Перевірка моделі на лабораторні дані
Математична модель корисна лише в тому випадку, якщо її прогнози збігаються з вимірюваною поведінкою. Тому Ярахмадян і його колеги порівняли результати моделі з експериментальними спостереженнями, зробленими за допомогою атомно-силової мікроскопії, техніки, яка дозволяє досліджувати мікроскопічні білкові агрегати.
Змодельовані моделі узгоджувалися з тими, що спостерігалися в лабораторії. Ця згода показує, що модель може відтворити основні особливості процесу термоядерного синтезу в досліджуваних умовах, і дає дослідникам основу для перевірки того, як зміни у взаємодії металів або потенційні методи лікування можуть змінити систему.
«Що привернуло мене до досліджень хвороби Альцгеймера, так це поєднання її глибокого впливу на людину та її надзвичайної біологічної складності», — сказав він. «Моя мета полягає в тому, щоб використовувати математичне моделювання для виявлення важливих механізмів і створення ідей, які можуть скеровувати майбутні експериментальні та терапевтичні дослідження».
Довідка: Шантія Ярахмадян, Ясер Альзахрані та Вагаван Прасад Оджа «Агрегація амілоїду-B, опосередкована іонами металів при хворобі Альцгеймера: математична модель для хелатної та інгібіторної терапії», 20 серпня 2026 р. Вісник математичної біології.
DOI: 10.1007/s11538-026-01732-1
Ніколи не пропустіть прорив: приєднуйтесь до інформаційного бюлетеня SciTechDaily.
Слідкуйте за нами в Google і Google News.
