Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

In silico медицина (также известная как « вычислительная медицина ») - это применение исследований in silico к проблемам, связанным со здоровьем и медициной. Это прямое использование компьютерного моделирования для диагностики, лечения или профилактики заболевания . В частности,медицина in silico характеризуется моделированием , симуляцией и визуализацией биологических и медицинских процессов на компьютерах с целью моделирования реальных биологических процессов в виртуальной среде. [1]

История [ править ]

Термин in silico впервые был использован в 1989 году на семинаре «Клеточные автоматы: теория и приложения» математиком из Национального автономного университета Мексики (UNAM). [2] Термин in silico радиационная онкология , предшественник общей медицины in silico, был придуман и впервые введен Г. Стаматакосом в Proceedings of the IEEE в 2002 году. [3] Тот же исследователь придумал и ввел более общий термин in silico oncology. . [4] In silico медицина считается продолжением предыдущей работы с использованием математических моделей биологических систем. [5] Стало очевидно, что методы, используемые для моделирования биологических систем, полезны для объяснения и прогнозирования динамики в области медицины. Первыми областями медицины, в которых использовалось моделирование in silico, были генетика, физиология и биохимия. После секвенирования генома человека в 1980-х и 1990-х годах в этой области наблюдался значительный приток данных. Одновременно с этим увеличение доступной вычислительной мощности позволило моделировать сложные системы, которые ранее были непрактичными. [6]

Обоснование [ править ]

Существует множество причин, по которым используется медицина in silico . Например, медицинское моделирование in silico может позволить раннее предсказание успеха соединения в лечебных целях и выявить потенциальные побочные эффекты на ранних этапах процесса открытия лекарств . [7] In silico моделирование также может стать гуманной альтернативой испытаниям на животных. [2] Компания, работающая в этой области, заявляла, что компьютерные модели сделают использование тестирования на живых организмах устаревшим. [8]

Примеры [ править ]

Термин « in silico» используется в таких инициативах, как « Virtual Physiological Human » Европейской комиссии [9], а также в таких институтах, как Институт VPH и Институт INSIGNEO в Университете Шеффилда.

Группа по онкологии In Silico (ISOG) [10] Института коммуникации и компьютерных систем Национального технического института Афин (ICCS-NTUA) стремится разработать клинически ориентированные и ориентированные многомасштабные имитационные модели злокачественных опухолей (рака), которые будут использоваться в качестве индивидуализированные для пациента системы поддержки принятия решений и планирования лечения после завершения клинической адаптации и валидации. Дополнительной целью исследования Группы является моделирование онкологических клинических испытаний, которые в противном случае были бы слишком дорогими или трудоемкими, и в этом направлении были использованы инфраструктуры распределенных вычислений , такие как Европейская грид-инфраструктура , для повышения производительности и эффективности моделирования. . [11]ISOG руководила разработкой первого технологически интегрированного онкосимулятора , совместного евро-японского исследовательского предприятия. [12]

В 2003 году была разработана первая вакцина, основанная исключительно на геномной информации. Методика разработки вакцины, получившая название «обратная вакцинология», использовала геномную информацию, а не сами инфекционные бактерии, чтобы разработать вакцину. [13]

В декабре 2018 года стартовал четырехлетний проект PRIMAGE. Этот финансируемый ЕС проект Horizon 2020 предлагает облачную платформу для поддержки принятия решений в клиническом ведении злокачественных солидных опухолей, предлагая прогностические инструменты для помощи в диагностике, прогнозировании, выборе методов лечения и последующем лечении на основе использования новых биомаркеров визуализации. , in-silico моделирование роста опухоли, расширенная визуализация прогнозов с взвешенными оценками достоверности и перевод этих знаний на основе машинного обучения в предикторы для наиболее релевантных клинических конечных точек для конкретных заболеваний. [14] [15]

Исследование [ править ]

По мере того, как моделирование человеческих, социальных, поведенческих и культурных (HSBC) характеристик поведения пациентов становится все более сложным, есть предположения, что виртуальные пациенты могут заменить пациентов субъектов в учебной программе медицинских школ. Кроме того, в настоящее время реализуются проекты, в которых используются виртуальные трупы - компьютерные модели анатомии человека, основанные на компьютерных томографах реальных людей. [16]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Истории успеха проекта - медицина In silico достигает клиники» . Европейская комиссия CORDIS . Проверено 9 ноября 2017 года . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  2. ^ a b «Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2014-04-13 . Проверено 10 апреля 2014 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  3. ^ G.Stamatakos, D.Dionysiou, E.Zacharaki, N.Mouravliansky, K.Nikita, N.Uzunoglu, «In silico радиационная онкология: сочетание новых алгоритмов моделирования с современными методами визуализации», Труды IEEE, том 90, выпуск 11, 2002, стр.1764-1777, DOI: 10.1109 / JPROC.2002.804685 http://ieeexplore.ieee.org/xpl/freeabs_all.jsp?arnumber=1046955&abstractAccess=no&userType=inst
  4. ^ Стаматакос, Георгиос .; (2006) "В центре внимания информатики рака" Информатика рака (2), стр. 83-86 http://journals.sagepub.com/doi/full/10.1177/117693510600200029 ОТКРЫТЫЙ ДОСТУП
  5. ^ Стаматакос, Георгиос С. (2006). «В центре внимания онкологическая информатика» . Онкологическая информатика . 2 : 83–86. DOI : 10.1177 / 117693510600200029 . PMC 2675506 . PMID 19458760 .  
  6. ^ Шнайдер, Мария Виктория (2013). В системной биологии Silico . Методы молекулярной биологии. 1021 . Методы молекулярной биологии. С. Глава 1. doi : 10.1007 / 978-1-62703-450-0 . ISBN 978-1-62703-449-4.
  7. ^ Ахмет, Ахмет; Шон, Экинс; Сандхья, Кортагере. «Применение и ограничения моделей In Silico в открытии лекарств». Биоинформатика и открытие лекарств, 2012-01-08. V910, p87-124. http://www.springerprotocols.com/Abstract/doi/10.1007/978-1-61779-965-5_6
  8. ^ http://www.insilico-biotechnology.com/en/improving-the-welfare-of-animals-researchers-develop-computer-aided-models-to-replace-animal-testing
  9. ^ «Седьмая рамочная программа (FP7)» . FP7 Европейская комиссия . Проверено 10 мая 2013 . CS1 maint: обескураженный параметр ( ссылка )
  10. ^ "В группе онкологии Silico". В группе онкологии Silico. Np, nd Web. 10 апреля 2014 г. http://in-silico-oncology.iccs.ntua.gr/english/index.php
  11. ^ Athanaileas, Теодорос; и другие. (2011). «Использование сетевых технологий для моделирования клинических испытаний: парадигма in silico радиационной онкологии». МОДЕЛИРОВАНИЕ: Труды Общества моделирования и моделирования International . Публикации Sage. 87 (10): 893–910. DOI : 10.1177 / 0037549710375437 .
  12. ^ Г. Стаматакос, Д. Дионисиу, А. Лунзер, Р. Беллеман, Э. Колокотрони, Э. Георгиади, М. Эрдт, Дж. Пукацки, С. Рупинг, С. Джатили, А. д'Онофрио, С. Сфакианакис , К. Мариас, К. Десмедт, М. Цикнакис и Н. Граф, "Технологически интегрированный онкосимулятор: сочетание многомасштабного моделирования рака с информационными технологиями в контексте онкологии In Silico", Журнал биомедицинской информатики и медицинской информатики IEEE, том 18, выпуск 3, 2014 г., стр. 840-854, DOI: 10.1109 / JBHI.2013.2284276, http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=6617658 ОТКРЫТЫЙ ДОСТУП
  13. ^ http://www.nature.com/nbt/journal/v26/n6/full/nbt0608-597b.html
  14. ^ https://www.primageproject.eu/project/background/
  15. ^ «Проект PRIMAGE: прогнозирующая многомасштабная аналитика in silico для поддержки персонализированной оценки детского рака с использованием визуализационных биомаркеров» . DOI : 10,1186 / s41747-020-00150-9 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  16. ^ Соколовски, Джон А., Бэнкс, Кэтрин М. Моделирование и симуляция в медицине и здравоохранении. Хукен: Уайли, c2011.