Navorsingsbeskrywing

Modellering van Plasmodium falciparum

In Afrika sterf daar elke 30 sekondes 'n kind weens malaria. Die verspreiding van teenmiddel-weerstandige stamme van Plasmodium maak dat die siekte weer sterker uitbrei en sal maak dat meer slagoffers sterf tensy nuwe medisyne ontwikkel word. Omdat Plasmodium volkome afhanklik is van glikolise vir energie-voorsiening, is daar verskeie glikolitiese ensieme wat as moontlike teenmiddel teikens kan dien. Om die metaboliese padweg as 'n geheel te analiseer het ons 'n kinetiese model van glikolise in die aseksuele vorm (bloedstadium) van Plasmodium falciparum gemaak, gebaseer op eksperimenteel-gemete ensiemeienskappe en gevalideer met fluksiemetings in intakte parasiete en inhibisie eksperimente. Die model word tans uitgebrei tot op die volle ligaamsvlak vir modellering van glukose metabolisme in malaria pasiente.

Hierargiese modellering van siektetoestand op volle ligaamsvlak

Teenmiddels het meestal 'n spesifieke doelwit, gewoonlik beinvloed dit net een enkele chemiese reaksie, terwyl 'n siektetoestand sigself manifesteer op die volle ligaamsvlak. Om die effek van 'n inhibisie van 'n enkele reaksiestap te evalueer op die volle liggaamsvlak sal daar 'n multi-vlak of hierargiese benadering noodsaaklik wees. Ons ontwikkel 'n wiskundige modelleringsraamwerk om die effek van teenmiddels op die volle liggamsvlak te simuleer. Die raamwerk is generies maar sal toegepas word op die simulasie van glukose metabolisme in malaria pasiente.

Data en model besuur

Ons het in 2001 die webgebaseerde simulator en databasis JWS Online beskikbaar gemaak, en sedertien steeds die diens instand gehou en aktief verder ontwikkel en verbeter. Die model databasis bevat nagegaande wiskundige modelle vir biologiese sisteme wat gepubliseer is in die wetenskaplike literatuur. Vir modeluitruil werk ons saam met die EBI Biomodels databasis, en JWS Online is geintegreer in groot Europese sisteem biologie inisiatiewe vir model en data bestuur. Een van die huidige groot inisiatiewe is FAIRDOM in die ERASysApp program waarin JWS Online die simulator is wat geintegreer is in die SEEK platform.

Cholesterol metabolisme in Mycobacterium tuberculosis

M. tuberculosis is die bakterie wat verantwoordelik is vir TB, en kan groei op cholesterol as die belangrikste koolstof en energiebron, waarvoor 'n metaboliese padweg gebruik word met baie reaksiestappe wat nie in die gasheer gevind word nie. Ons het 'n gekombineerde eksperimentele en modelleringsprojek begin om die fluksiekontrole-distribusie in die padweg te bepaal, as 'n eerste stap om moontlike teenmiddel teikens te indentifiseer in die belangrike menslike patogeen. Die projek word gedoen in samewerking met die groep van Prof V. Mizrahi by die universiteit van Kaapstad waar die eksperimentele werk met M. tuberculosis gedoen sal word terwyl die ensimologiese studies en modelleringswerk by US sal plaasvind.

Insulien-seinstransduksie in spierselle

In 'n projek waarin ons uiteindelik tipe-2 diabetes wil bestudeer het ons begin met die konstruksie en validering van wiskundige modelle vir die insulien-seintransduksie padweg en die koppeling met glukose opname en metabolisme in spierselle. Dit is 'n gekombineerde eksperimentele en modelleringsprojek in samewerking met die groep van Prof K. Myburg in die Fisiologie departement van US vir die selkweek.

MIV patogenese en epidemiologie

In die projek beoog ons om eers 'n oorsig te kry van die huidige wiskundige modelle vir MIV patogenese op volle liggaamsvlak en epidemiologie op die populasievlak. Op grond van daardie oorsig sal dan 'n besluit geneem word of meganistiese modelle, in teenstelling met die fenomenologiese modelle wat tradisioneel gebruik word, 'n beter voorspellende vermoe sal he.