C-ImmSim - C-ImmSim

C-ImmSim началось в 1995 году как "версия" языка Си IMMSIM, SIMulator системы IMMune, программа, написанная еще в 1991 г. АПЛ-2 (APL2 - зарегистрированная торговая марка IBM Corp.) астрофизиком Филом Э. Сейденом совместно с иммунологом Франко Селадой для реализации Модель Селада-Сейден. Портирование в основном проводилось и развивалось Филиппо Кастильоне с помощью нескольких других людей.

Модель Селада-Сейден

В Селада-Сейден Модель представляет собой логическое описание механизмов, составляющих адаптивный иммунный гуморальный и клеточный ответ на генетический антиген на мезоскопическом уровне.

Вычислительным аналогом модели Селада-Зайдена является IMMSIM код.

Модель Селада-Сейден, а также C-ImmSim лучше всего рассматривать как набор моделей в одной программе. Фактически, существуют различные компоненты, реализующие определенную функцию, которую можно включать или выключать. На текущем этапе C-ImmSim включает в себя основные «ключевые факты» сегодняшних иммунологических знаний, например

  • разнообразие конкретных элементов,
  • Ограничение MHC,
  • клональный отбор по аффинности антигена,
  • образование Т-клеток в тимусе, процессинг и презентация антигена (реализуются как цитозольный, так и эндоцитарный пути,
  • межклеточное сотрудничество,
  • гомеостаз клеток, созданный костным мозгом,
  • гипермутация антител,
  • созревание клеточного и гуморального ответа и памяти.

Кроме того, антиген может представлять бактерию, вирус, аллерген или опухолевую клетку.

Высокая степень сложности Модель Селада-Сейден делает его пригодным для моделирования различных иммунологических явлений, например, гипермутации антител, реакции зародышевого центра (GCR), иммунизации, селекции тимуса, вирусных инфекций, гиперчувствительности и т. д.

Начиная с первого выпуска C-ImmSim, код изменялся много раз. Актуальная версия теперь включает функции, которых не было в оригинале. Модель Селада-Сейден.

C-ImmSim недавно был адаптирован для имитации ВИЧ-1 инфекции. Более того, он может имитировать иммунотерапию обычных солидных опухолей. Все эти функции присутствуют в коде, и люди могут включать и выключать их во время компиляции. Тем не менее, настоящее руководство пользователя посвящено описанию стандарт ответ иммунной системы и не указывает на признаки ВИЧ-1 и рака.

Авторы

Портирование стало возможным благодаря помощи Сейдена, особенно на начальной стадии проверки. Массимо Бернаски внес свой вклад в развитие C-ImmSim начиная с «бета-версии». Большая часть оптимизации использования памяти и ввода-вывода стала возможной благодаря Бернаски, в частности, в том, что касается разработки параллельной версии. Еще несколько человек внесли свой вклад в дальнейшую разработку кода в ближайшие годы.

Связанные проекты

Существуют две другие вычислительные модели, разработанные по следам модели Селада-Зайдена, которые происходят (в определенной степени) от первого переноса на язык Си IMMSIM. Это IMMSIM ++, разработанный С. Кляйнштейном, и IMMSIM-C, разработанный Р. Пузоне.

SimTriplex является модифицированной версией той же модели и происходит от версии 6 C-ImmSim. Он был разработан для моделирования иммунопрофилактики рака.

C-ImmSim был частично описан в серии публикаций, но никогда подробно не описывался, отчасти из-за наличия других ссылок на код IMMSIM, которые также могли бы служить в качестве руководств для C-ImmSim, отчасти потому, что сжимать файл нецелесообразно. полное описание C-ImmSim в обычной газете.

IMMSIM по мнению авторов, он был построен на идее разработки компьютеризированной системы для проведения экспериментов, подобных настоящим лабораторным экспериментам in vivo и in vivo; инструмент, разработанный и поддерживаемый, чтобы помочь биологам проверять теории и гипотезы о том, как работает иммунная система. Они назвали это экспериментами in Machina или in silico. IMMSIM был частично разработан с учетом образовательных возможностей такого рода инструментов, чтобы предоставить студентам курсов биологии / иммунологии способ поиграть с иммунными механизмами, чтобы понять фундаментальные концепции клеточного и / или или молекулярные взаимодействия в иммунном ответе.

Для этой цели IMMSIM ++ был разработан для Microsoft Windows® и дает возможность изучить различные (но не все) особенности модели Селада-Сейден. Однако, поскольку доступен только исполняемый файл, этот код не открыт для тестирования / разработки.

Рекомендации

  • Рапин, Николас; Лунд, Оле; Бернаски, Массимо; Кастильоне, Филиппо (16 апреля 2010 г.). «Вычислительная иммунология встречает биоинформатику: использование инструментов прогнозирования молекулярного связывания при моделировании иммунной системы». PLOS ONE. Публичная научная библиотека (PLoS). 5 (4): e9862. Bibcode:2010PLoSO ... 5.9862R. Дои:10.1371 / journal.pone.0009862. ISSN  1932-6203. ЧВК  2855701. PMID  20419125.
  • Ф. Паппалардо, М. Пенниси, Ф. Кастильоне, С. Мотта. Оптимизация протоколов вакцинации: опыт in silico. Достижения биотехнологии. 28: 82–93 (2010). DOI: 10.1016 / j.biotechadv.2009.10.001
  • П. Пачи, Р. Карелло, М. Бернаски, Дж. Д'Оффици и Ф. Кастильоне. Иммунный контроль ВИЧ-1-инфекции после прерывания терапии: немедленная антиретровирусная терапия по сравнению с отсроченной. BMC Инфекционные болезни. 9: 172 (2009). DOI: 10.1186 / 1471-2334-9-172
  • Д. Сантони, М. Педичини, Ф. Кастильоне. Внедрение регуляторной генной сети для моделирования дифференцировки TH1 / 2 в агентной модели реакций гиперчувствительности. Биоинформатика, 24 (11): 1374–1380 (2008). DOI: 10.1093 / биоинформатика / btn135
  • Ф. Кастильоне, Ф. Паппалардо, М. Бернаски, С. Мотта. Оптимизация ВААРТ с помощью генетических алгоритмов и агентных моделей ВИЧ-инфекции. Биоинформатика, 23 (24): 3350–3355 (2007). DOI: 10.1093 / биоинформатика / btm408
  • Ф. Кастильоне, К.А. Дука, А. Джаррах, Р. Лаубенбахер, К. Лузуриага, Д. Хохберг и Д.А. Торли-Лоусон. Моделирование вирусной инфекции Эпштейна-Барра с помощью C-ImmSim. Биоинформатика, 23: 1371–1377 (2007). DOI: 10.1093 / биоинформатика / btm044
  • Ф. Паппалардо, П.-Л. Лоллини, Ф. Кастильоне, С. Мотта. Моделирование и имитация вакцины для иммунопрофилактики рака. Биоинформатика, 15 июня 2005 г., 21 (12): 2891–7. DOI: 10.1093 / биоинформатика / bti426
  • Ф. Кастильоне, Ф. Тоски, М. Бернаски, С. Суччи, Р. Бенедетти, Б. Фалини и А. Лисо. Компьютерное моделирование иммунного ответа на опухолевые антигены: значение для вакцинации. J Theo Biol, 237 (4): 390-400 (2005).
  • Кастильоне, Филиппо; Почча, Фабрицио; Д'Оффици, Джанпьеро; Бернаски, Массимо (2004). «Мутация, приспособленность, вирусное разнообразие и прогностические маркеры прогрессирования заболевания в компьютерной модели инфекции ВИЧ 1 типа». Исследования СПИДа и ретровирусы человека. Мэри Энн Либерт Inc. 20 (12): 1314–1323. Дои:10.1089 / помощь.2004.20.1314. ISSN  0889-2229. PMID  15650424.
  • Ф. Кастильоне, В. Слейцер и З. Агур. Анализ гиперчувствительности к химиотерапии в модели иммунной системы клеточных автоматов, в Cancer Modeling and Simulation, Preziosi L. (ed.), Chapman & Hall / CRC Press (UK), Лондон, 26 июня 2003 г., стр. 333–365.
  • Бернаски, М; Кастильоне, Ф (2002). «Отбор ускользающих мутантов от иммунного распознавания при ВИЧ-инфекции». Иммунология и клеточная биология. Вайли. 80 (3): 307–313. Дои:10.1046 / j.1440-1711.2002.01082.x. ISSN  0818-9641. PMID  12067418. S2CID  43177412.
  • Бернаски, М .; Кастильоне, Ф. (2001). «Разработка и внедрение имитатора иммунной системы». Компьютеры в биологии и медицине. Elsevier BV. 31 (5): 303–331. Дои:10.1016 / с0010-4825 (01) 00011-7. ISSN  0010-4825. PMID  11535199.
  • Succi, S .; Кастильоне, Ф .; Бернаски, М. (1997-12-01). «Коллективная динамика в ответе иммунной системы». Письма с физическими проверками. Американское физическое общество (APS). 79 (22): 4493–4496. Bibcode:1997ПхРвЛ..79.4493С. Дои:10.1103 / Physrevlett.79.4493. ISSN  0031-9007.
  • Кастильоне, Ф .; Бернаски, М .; Суччи, С. (1997). «Моделирование иммунного ответа на распределенном параллельном компьютере». Международный журнал современной физики C. World Scientific Pub Co Pte Lt. 08 (3): 527–545. Bibcode:1997IJMPC ... 8..527C. Дои:10.1142 / s0129183197000424. ISSN  0129-1831.

внешняя ссылка