Mathematisches Modell sagt Voraus, Droge-Konzentration im Gehirn
Tun, kommen Medikamente in der richtigen Menge am richtigen Ort, in unserem Gehirn? Durch ein Modell, das zeigt unser Gehirn in kleinen „Gehirn-Blöcke,“ Ph. D. student Esmée Vendel versucht, eine Antwort zu finden auf diese Frage. Sie machte ein mathematisches Modell für die Vorhersage der Konzentration der Medikamente im Gehirn über Zeit und Raum.
Ziel im Gehirn
„Der Erfolg von Arzneimitteln beabsichtigt, für das Gehirn ist zu diesem Tag noch begrenzt“, sagt Vendel. Die Wissenschaftler immer noch nicht verstehen, genug über die Komplexität unseres Gehirns und wie sich ein Arzneimittel verteilt sich in Ihr. Gemeinsam mit Ihrem Projektträger, Vendel daher entwickelte eine mathematische 3-D-Modell zur Vorhersage der Wirkstoffkonzentration im Gehirn. „Unser Modell ist neu in seiner Art, weil es beschreibt die Ausbreitung eines Medikaments über Zeit und Raum. Auf diese Weise werden unterschiedliche Prozesse der Droge-Verteilung berücksichtigt werden können.“
Nach Vendel, genau zu wissen, wie und in welcher Menge ein Medikament breitet sich im Gehirn ist wichtig für die Entwicklung neuer Medikamente. „Wenn ein Medikament nicht ausreichend vorhanden ist, an die Ziel-Website, wie eine lokale Gehirn-tumor, der gewünschte Effekt wird nicht eintreten“, erklärt Sie. „Und wenn die Droge vorhanden ist, in zu großen Mengen (mehr) Nebenwirkungen auftreten können. Außerdem kann es lokale Unterschiede innerhalb des Gehirns, die oft als Folge von Krankheit. Das ist schwierig, weil diese Unterschiede beeinflussen die räumliche Verteilung eines Medikaments und damit die Wirkung.“
Bausteine
Für die praktischen und ethischen Gründen ist es schwierig, zu Experimentieren mit echten Gehirnen. Vendel mathematische Modell ist ein sicherer Weg, um mehr zu erfahren. Das Modell basiert auf der so genannten Gehirn blockiert. Vendel: „Ein wenig Gehirn blockieren ist eine abstrakte Darstellung von einem Stück von Hirngewebe.“ Es kann betrachtet werden als eine Art Baustein, erklärt Sie, in denen Sie mathematisch beschrieben, die kleinsten Blutgefäße im Gehirn, die zerebralen Kapillaren und der zerebralen Flüssigkeit außerhalb der Zellen.
In so einem Gehirn blockieren, eine Droge, teilt sich durch die erste überquerung der Blut-Hirn-Schranke aus dem Blut Schiffe, nach denen Sie sich weiter durch die extrazelluläre Gehirn Flüssigkeit und bindet sich an seine Ziele. „Durch die Verknüpfung von mehreren dieser Bausteine zusammen wie Bausteine, die man beschreiben kann, einen größeren Teil des Gehirns,“ Vendel erklärt. „Und, indem Sie bestimmte Gehirn-Blöcke unterschiedliche Eigenschaften als die andere, können Sie auch die Untersuchung der Wirkung von räumlichen Variationen innerhalb des Gehirns.“
Personalisierte Modell
Letzteres ist nützlich, da die räumlichen Prozesse und Eigenschaften des Gehirns unterscheiden sich von einem Medikament oder patient zu patient und ändern sich als Folge der Krankheit. Durch Rendern des Gehirns abstrakte anpassbare Bausteine, das Modell kann nach Maß für jeden Patienten und die situation.