2. marts 2020

Novo Nordisk støtter forskning i matematisk biologi

projektstøtte

Matematiske redskaber og metoder kan føre til gennembrud i medicinsk forskning. Det anderkendes også i Novo Nordisk Fonden, der aktuelt finansierer endnu et forskningsprojekt på Institut for Matematiske Fag.

Novo Nordisk Fonden giver tilskud til projekter inden for biovidenskab og grundlæggende biomedicin ”for at fremme dansk grundlæggende forskning på højt internationalt niveau”. Fonden støtter projekter, der er relevante for at forstå den menneskelige organisme og/eller basale mekanismer, der ligger til grund for sundhed og sygdom.

På Institut for Matematiske Fag fik forskningsgruppen Matematisk Biologi sidste år støtte til projektet “Understanding bistability underlying acute and chronic infections in Pseudomonas Aeruginosa". I år har Novo Nordisk Fonden støttet professor Carsten Wiufs projekt "Model Reduction in Systems Biology". Projektstøtten gør det muligt at ansætte en postdoc i to år, fra august 2020. 

Carsten Wiuf

Automatiseret modelreduktion

Carsten har beskrevet projektet som følger:

”Modeller af realistiske cellulære systemer har ofte mange variabler. I mange tilfælde er det kun muligt eksperimentelt at måle nogle få af disse. Det er for eksempel tilfældet for signalprocesser, der typisk består af mange mellemreaktioner og kortvarige molekylære strukturer, før et signal frigives til en responsregulator. Mellemreaktionerne er typisk hurtige (sammenlignet med andre reaktioner), deres molekylære komponenter er kortlivede og vanskelige at måle eksperimentelt. For at opbygge en matematisk model for et sådant system er det derfor ønskeligt at opbygge en model uden mellemdelene.

Det er hypotesen i dette projekt, at den naturlige måde at bygge en model på, er at starte fra en model for det fulde system og argumentere ved reduktion, hvad den forenklede model skal være.

Projektet tager sigte på at finde en automatiseret metode, der er baseret på grafiske betingelser, til at reducere et deterministisk ODE-system for et reaktionsnetværk til et enklere ODE-system for et mindre reaktionsnetværk, uden de mellemliggende dele, og samtidigt at vurdere validiteten (i dynamiske termer) af reduktionen.

Denne tilgang har adskillige fordele. For det første, siden det er automatiseret, er den nem for forskeren at anvende, selvom han/hun ikke har matematisk erfaring. For det andet undgår man at skulle kontrollere matematiske antagelser manuelt. For det tredje foretages ofte en reduktion i litteraturen uden at tage højde for validiteten. Det vil sige at kontrollere, om ODE-systemet i det reducerede netværk er en god tilnærmelse (i en eller anden forstand) af det originale ODE-system. Den foreslåede metode udfører denne kontrol automatisk.

Som et sekundært mål vil projektet tage de første skridt hen imod en forståelse af lignende reduktionsteknikker for stokastiske reaktionsnetværk og teknikernes gennemførlighed."