تحلیل بیماری های پیچیده: یک دیدگاه ریاضیاتی ۲۰۱۳
Analysis of Complex Diseases: A Mathematical Perspective 2013

یک بیماری پیچیده شامل عوامل اتیولوژیک و عوامل خطر متعددی است که در سطوح مختلف – مولکولی، سلولی، ارگانیسمی و محیطی – عمل می کنند. شیوع بیماری هایی مانند سرطان، چاقی و دیابت رو به افزایش است و ما را بر آن می دارد که به طور اساسی فکر کنیم و از یک چشم انداز وسیع تر برای شناسایی ارتباط آنها و ایجاد تحول در درمان ها استفاده کنیم. درک داده های بیولوژیکی به دست آمده از مطالعه بیماری ها را می توان با تئوری ها و مدل های ریاضی تقویت کرد، که تصویر بزرگ را روشن می کنند و به آشکار کردن مکانیسم های فراگیر حاکم بر پدیده های پیچیده بیولوژیکی کمک می کنند.

کتاب “تحلیل بیماری های پیچیده: یک دیدگاه ریاضی” با تمرکز بر بیماری های مرتبط با متابولیسم انرژی سلولی، مانند سرطان و دیابت، رویکردی جامع برای روشن کردن مکانیسم های مولکولی این بیماری ها و مبانی تکاملی اپیدمی های همزمان آنها ارائه می دهد. نویسنده با استفاده از ریاضیات برای شناسایی الگوهای انحراف از نرمال، یا حالت سالم – که سطوح مختلف از مولکول ها تا ارگانیسم را در بر می گیرد – طیفی از رفتارهای دینامیکی را شناسایی می کند که با فیزیولوژی یا آسیب شناسی سلولی مطابقت دارند. او از اطلاعات سطوح مختلف استفاده می کند تا یک نظریه متحد ایجاد کند، که شامل این کشف است که برخی از بیماری ها ممکن است ناشی از مکانیسم های تکامل یافته و مفید باشند که در زمینه اشتباه فعال می شوند.

این کتاب به سه بخش تقسیم شده است. بخش اول بر سطح ارگانیسمی تمرکز دارد تا فیزیولوژی طبیعی و نحوه برآورده کردن الزامات عملکردی بدن را به طور کلی توصیف کند. بخش دوم به سطح زیر سلولی و مولکولی می پردازد تا اصول سازماندهی بیومولکول های سلولی را برای برآوردن نیازهای ارگانیسم روشن کند. بخش سوم، بیماری های پیچیده را با ترکیب اطلاعات از سطح ارگانیسمی و سطح مولکولی بررسی می کند و پارادایمی را ارائه می دهد که می تواند به مطالعه دسته های دیگر بیماری ها تعمیم یابد.

A complex disease involves many etiological and risk factors operating at multiple levels—molecular, cellular, organismal, and environmental. The incidence of such diseases as cancer, obesity, and diabetes are increasing in occurrence, urging us to think fundamentally and use a broader perspective to identify their connection and revolutionize treatments. The understanding of biological data derived from studying diseases can be enhanced by theories and mathematical models, which clarify the big picture and help to reveal the overarching mechanisms that govern complex biological phenomena.

Focusing on diseases related to cellular energy metabolism, such as cancer and diabetes, Analysis of Complex Diseases: A Mathematical Perspective presents a holistic approach for illuminating the molecular mechanisms of these diseases and the evolutionary underpinning of their simultaneous epidemics. Using mathematics to identify patterns of deviation from normality, or the healthy state—spanning multiple levels from molecules to the organism—the author identifies a range of dynamical behaviors that correspond to either cellular physiology or pathology. He uses the information from multiple levels in order to develop a unified theory, which includes the discovery that certain diseases may stem from well-evolved, useful mechanisms activated in the wrong context.

This book is divided into three parts. Part I focuses on the organismal level to describe normal physiology and how the body as a whole meets its functional requirements. Part II addresses the subcellular, molecular level to elucidate the organizing principles of cellular biomolecules to meet the demands of the organism. Part III examines complex diseases by combining information from the organismal level and the molecular level, offering a paradigm that can be extended to the study of other categories of diseases.