leer wikipedia con nuevo diseño

Физиомика

Физиомика - это систематическое изучение физиома в биологии . Физиомика использует биоинформатику для построения сетей физиологических характеристик, связанных с генами , белками и их сетями. Некоторые из методов определения индивидуальных взаимоотношений между последовательностью ДНК и физиологической функцией включают инженерию метаболических путей [1] и анализ РНКи . [2] Отношения, полученные из таких методов, организуются и обрабатываются вычислительным способом, чтобы сформировать отдельные сети. Компьютерные моделииспользовать эти экспериментально определенные сети для разработки дальнейших прогнозов функции генов. [3] [4]

История

Физиомика возникла из-за дисбаланса между объемом данных, генерируемых геномными проектами, и технологической способностью анализировать данные в большом масштабе. [3] Поскольку для генерации больших объемов геномных данных использовались такие технологии, как высокопроизводительное секвенирование , необходимо было разработать эффективные методы для экспериментальной интерпретации и организации этих данных с помощью вычислений. [5] Науку можно проиллюстрировать как цикл, связывающий знания с наблюдениями. В постгеномную эпоху способность вычислительных методов помочь в этом наблюдении стала очевидной. Этот цикл, поддерживаемый компьютерными моделями, является основой биоинформатики и, следовательно, физиомики. [6]

Физиомные проекты

В 1993 году Международный союз физиологических наук (IUPS) в Австралии представил физиомный проект с целью дать количественное описание физиологической динамики и функционального поведения интактного организма. Проект Physiome стал основным направлением деятельности IUPS в 2001 году. [7] Национальный проект имитационных ресурсов Physiome Project - это североамериканский проект Вашингтонского университета. Ключевыми элементами проекта NSR являются создание баз данных физиологической, фармакологической и патологической информации о людях и других организмах и интеграция посредством компьютерного моделирования. [8] Другие североамериканские проекты включают Центр моделирования биологических сетей в Калифорнийском технологическом институте, Национальный центр клеточного анализа и моделирования в Университете Коннектикута и Центр интегративных биомедицинских вычислений NIH в Университете Юты.

Приложения для исследований

Существует множество различных возможных приложений физиомики, каждое из которых требует различных вычислительных моделей или комбинированного использования нескольких различных моделей. Примеры таких приложений включают трехмерную модель роста опухоли , моделирование формирования биологического рисунка , математическую модель образования растяжек у людей и алгоритмы прогнозирования роста вирусных инфекций среди насекомых-хозяев. [9] [10] [11] [12]

Программное обеспечение для моделирования и симуляции

Совместным исследованиям в области физиомики частично способствует открытая доступность программного обеспечения для биоинформатики, такого как программы моделирования и среды моделирования. Есть много учреждений и исследовательских групп, которые делают свое программное обеспечение общедоступным. Примеры общедоступного программного обеспечения включают:

  • JSim и Systems Biology Workbench - инструменты биоинформатики, предлагаемые Вашингтонским университетом.
  • BISEN - среда моделирования, предоставленная Медицинским колледжем Висконсина.
  • SimTK - коллекция ресурсов по биологическому моделированию, предоставленная Национальным центром биомедицинских вычислений NIH.
  • E-Cell System - среда моделирования и моделирования биологических систем, предлагаемая Университетом Кейо в Токио, Япония.

Подобные инструменты разрабатываются с использованием языков разметки, специально предназначенных для исследований в области биоинформатики. Многие из этих языков разметки свободно доступны для использования при разработке программного обеспечения, например CellML, NeuroML и SBML.

Смотрите также

  • Омикс
  • Феномика
  • Геномика
  • Протеомика

Рекомендации

  1. Перейти ↑ Bailey, JE (1991). «К науке о метаболической инженерии». Наука . 252 (5013): 1668–1675. DOI : 10.1126 / science.2047876 . PMID  2047876 .
  2. ^ Камат, Рави С .; Фрейзер, Эндрю Дж .; Донг, Ян; Пулин, Джино; Дурбин, Ричард; Надо, Моника; Канапин, Александр (2003). «Систематический функциональный анализ генома Caenorhabditis elegans с использованием РНКи». Природа . 421 (6920): 231–237. DOI : 10,1038 / природа01278 . ЛВП : 10261/63159 . PMID  12529635 .
  3. ^ а б Варнер, JD (2000). «Масштабное предсказание фенотипа: Концепция». Biotechnol. Bioeng . 69 (6): 664–678. DOI : 10.1002 / 1097-0290 (20000920) 69: 6 <664 :: АИД-BIT11> 3.0.CO; 2-Н .
  4. ^ Сэнфорд, Карл; Сукай, Филипп; Уайтед, Грегг; Чотани, Гопал (2002). «Геномика к флюксомике и физиомике - разработка путей». Текущее мнение в микробиологии . 5 (3): 318–322. DOI : 10.1016 / S1369-5274 (02) 00318-1 .
  5. ^ Уэлч, Дж. Рики (2009). «Физиология, физиомика и биофизика: слова» . Прогресс в биофизике и молекулярной биологии . 100 (1–3): 4–17. DOI : 10.1016 / j.pbiomolbio.2009.08.001 . PMID  19699228 .
  6. ^ Келл, ДБ; Оливер, С. Г. (2004). «Вот доказательства, а теперь какова гипотеза? Дополнительные роли индуктивной науки и науки, основанной на гипотезах, в постгеномную эпоху». BioEssays . 26 (1): 99–105. DOI : 10.1002 / bies.10385 . PMID  14696046 .
  7. ^ Хантер, П .; Борг, Т. (2003). «Интеграция белков в органы: проект Physiome». Обзоры природы Молекулярная клеточная биология . 4 (3): 237–243. DOI : 10.1038 / nrm1054 . PMID  12612642 .
  8. ^ Bassingthwaighte, JB (2000). «Стратегии проекта Physiome» . Анналы биомедицинской инженерии . 28 (8): 1043–1058. DOI : 10.1114 / 1.1313771 . PMC  3425440 . PMID  11144666 .
  9. ^ Х. Перфаль, Х. М. Бирн, Т. Чен, В. Эстрелла, Т. Аларкон, А. Лапин, Р. А. Гатенби, Р. Дж. Гиллис, М. К. Ллойд, П. К. Майни, М. Ройсс, М. Р. Оуэн, трехмерное многомасштабное моделирование ангиогенеза и сосудов рост опухоли, в, Micro and Nano Flow Systems Flow Systems for Bioanalysis, MW Collins and CS Konig (eds), Bioanalysis, 2,29-48 (2013) https://people.maths.ox.ac.uk/maini/ PKM% 20publications / 358.pdf
  10. ^ A. Madzvamuse, RDK Thomas, T. Sekimura, AJ Wathen PK Maini, Метод конечных элементов с подвижной сеткой, применяемый к биологическим проблемам, В морфогенезе и формировании паттернов в биологических системах: эксперименты и модели, Труды конференции Chubu 2002 (T. Sekimura , S. Noji, N. Ueno и PK Maini, ред.), Springer-Verlag Tokyo, 59-65 (2003) https://people.maths.ox.ac.uk/maini/PKM%20publications/158.pdf
  11. ^ Гилмор, SJ; Воан-младший; Madzvamuse, A .; Майни, ПК (2012). «Механохимическая модель striae distensae» (PDF) . Математика. Biosci . 240 (2): 141–147. DOI : 10.1016 / j.mbs.2012.06.007 . PMID  22796062 .
  12. ^ Белый, SM; Бэрден, JP; Майни, ПК; Привет, RS (2012). «Моделирование роста вирусных инфекций у насекомых внутри хозяина» (PDF) . J. Theor. Биол . 312 : 34–43. DOI : 10.1016 / j.jtbi.2012.07.022 . PMID  22877574 .

Внешние ссылки

  • Список омиков - Списки гораздо больше, чем эта страница, со ссылками / происхождением. Поддерживается Кембриджским институтом здравоохранения (CHI). Один из самых ранних списков.
  • Национальные центры системной биологии - Новости и информация о исследовательских центрах системной биологии. Архивировано 19 октября 2013 года в Wayback Machine.

This page is based on a Wikipedia article Text is available under the CC BY-SA 4.0 license; additional terms may apply. Images, videos and audio are available under their respective licenses.

  • Terms of Use
  • Privacy Policy