In silico - In silico

Для использования в других целях см. In silico (значения).
Лес синтетики пирамидальный дендриты генерируется in silico с помощью Кахаль законы нейронального ветвления

In silico (Псевдо-латынь для "в кремний ", ссылаясь на массовое использование кремния для компьютерных микросхем) - это выражение, означающее" выполняется на компьютере или через компьютерное моделирование "применительно к биологическим экспериментам. Это выражение было придумано в 1987 году как намек на латинский фразы in vivo, in vitro, и на месте, которые обычно используются в биология (смотрите также системная биология ) и относятся к экспериментам, проводимым на живых организмах, вне живых организмов, и где они встречаются в природе, соответственно.

История

Самое раннее известное использование этой фразы было Кристофер Лэнгтон описать искусственную жизнь, в объявлении о семинаре по этой теме в Центре нелинейных исследований Лос-Аламосская национальная лаборатория в 1987 г.[1][2] Выражение in silico впервые был использован для характеристики биологических экспериментов, полностью проводимых на компьютере, в 1989 году на семинаре «Клеточные автоматы: теория и приложения» в Лос-Аламосе, штат Нью-Мексико, Педро Мирамонтес, математиком из Национальный автономный университет Мексики (UNAM), представляя отчет "ДНК и РНК Физико-химические ограничения, клеточные автоматы и молекулярная эволюция ». Позднее Мирамонтес представил эту работу как свою кандидат наук диссертация.[3]

In silico использовался в белые бумаги написано в поддержку создания программ бактериального генома Комиссией Европейского сообщества. Первая упомянутая статья, в которой встречается слово «in silico», была написана Французский команда в 1991 году.[4] Первая глава справочной книги, где "in silico"Кажется, был написан Хансом Б. Зибургом в 1990 году и представлен на Летней школе сложных систем в Институте Санта-Фе".[5]

Фраза «in silico» первоначально применялась только к компьютерному моделированию, моделирующему естественные или лабораторные процессы (во всех естественных науках), и не относилась к расчетам, выполняемым компьютером в целом.

Открытие лекарств с виртуальным просмотром

Основная статья: виртуальный просмотр

In silico Считается, что исследования в медицине могут ускорить темпы открытия, уменьшая при этом необходимость в дорогостоящих лабораторных работах и ​​клинических испытаниях. Один из способов добиться этого - более эффективно производить и проверять кандидаты на лекарства. В 2010 году, например, с помощью алгоритма стыковки белков EADock (см. Докинг белок-лиганд ), исследователи обнаружили потенциальные ингибиторы фермента, связанного с активностью рака. in silico. Позже было показано, что пятьдесят процентов молекул являются активными ингибиторами. in vitro.[6][7] Такой подход отличается от использования дорогих высокопроизводительный скрининг (HTS) роботизированные лаборатории для физического тестирования тысяч различных соединений в день, часто с ожидаемым уровнем успешности порядка 1% или меньше, с еще меньшим количеством реальных потенциальных клиентов после дальнейшего тестирования (см. открытие лекарств ).

Клеточные модели

Были предприняты попытки установить компьютерные модели клеточного поведения. Например, в 2007 году исследователи разработали in silico модель туберкулез чтобы помочь в открытии лекарств, с главным преимуществом более высоких темпов роста, чем моделируемые в реальном времени, что позволяет наблюдать интересующие явления в течение минут, а не месяцев.[8] Можно найти больше работ, которые сосредоточены на моделировании конкретного клеточного процесса, такого как цикл роста Caulobacter crescentus.[9]

Эти усилия очень далеки от точной, полностью предсказательной компьютерной модели всего поведения клетки. Ограничения в понимании молекулярная динамика и клеточная биология а также отсутствие доступной вычислительной мощности компьютера вынуждают принимать большие упрощающие допущения, которые ограничивают полезность имеющихся моделей in silico клеток, которые очень важны для исследований рака in silico.[10]

Генетика

Цифровые генетические последовательности получен из Секвенирование ДНК может храниться в базы данных последовательностей, быть проанализированы (см. Анализ последовательности ), могут быть изменены в цифровом виде или использоваться в качестве шаблонов для создания новой реальной ДНК с использованием искусственный синтез генов.

Другие примеры

Технологии компьютерного моделирования in silico также применяются в:

Смотрите также


Рекомендации

  1. ^ "Группы Google". groups.google.com. Получено 2020-01-05.
  2. ^ Хамерофф, С. Р. (11 апреля 2014 г.). Абсолютные вычисления: биомолекулярное сознание и нанотехнологии. Эльзевир. ISBN  978-0-444-60009-7.
  3. ^ Мирамонтес П. (1992) Un modelo de autómata celular para la evolución de los ácidos nucleicos [Модель клеточного автомата для эволюции нуклеиновых кислот]. Кандидатская диссертация. UNAM.
  4. ^ Данчин, А; Médigue, C; Gascuel, O; Soldano, H; Hénaut, A (1991), «От банков данных к базам данных», Исследования в области микробиологии, 142 (7–8): 913–6, CiteSeerX  10.1.1.637.3244, Дои:10.1016 / 0923-2508 (91) 90073-Дж, PMID  1784830
  5. ^ Зибург, Х. (1990), "Физиологические исследования in silico", Исследования в области наук о сложности, 12: 321–342
  6. ^ Röhrig, Ute F .; Авад, Лоай; Grosdidier, AuréLien; Ларье, Пьер; Строобант, Винсент; Колау, Дидье; Керундоло, Винченцо; Симпсон, Эндрю Дж. Г .; и другие. (2010), «Рациональный дизайн ингибиторов индолеамин-2,3-диоксигеназы», Журнал медицинской химии, 53 (3): 1172–89, Дои:10.1021 / jm9014718, PMID  20055453
  7. ^ Институт рака Людвига (4 февраля 2010 г.). Новый вычислительный инструмент для лечения рака. ScienceDaily. Проверено 12 февраля 2010 года.
  8. ^ Университет Суррея. 25 июня 2007 г. In Silico Cell для открытия лекарств от туберкулеза. ScienceDaily. Проверено 12 февраля 2010 года.
  9. ^ Ли, S; Бражник, П; Собрал, Б; Тайсон, Джей Джей (2009). "Временные регуляторы цикла асимметричного деления клеток у Caulobacter crescentus". PLOS Comput Biol. 5 (8): e1000463. Bibcode:2009PLSCB ... 5E0463L. Дои:10.1371 / journal.pcbi.1000463. ЧВК  2714070. PMID  19680425.
  10. ^ Жан-Куартье, Клэр; Жанкуартье, Флер; Юрисица, Игорь; Хольцингер, Андреас (2018). «Исследования рака in silico в направлении 3R». Springer / Nature BMC Cancer. 18 (1): e408. Дои:10.1186 / s12885-018-4302-0. ЧВК  5897933. PMID  29649981.
  11. ^ Афанаилеас, Феодорос; и другие. (2011). «Использование сетевых технологий для моделирования клинических испытаний: парадигма in silico радиационной онкологии». МОДЕЛИРОВАНИЕ: Труды Международного общества моделирования и моделирования. 87 (10): 893–910. Дои:10.1177/0037549710375437. S2CID  206429690.
  12. ^ Лю, Y; Кульман, Б. (июль 2006 г.), «Сервер RosettaDesign для дизайна белков», Исследования нуклеиновых кислот, 34 (Выпуск веб-сервера): W235–8, Дои:10.1093 / нар / gkl163, ЧВК  1538902, PMID  16845000
  13. ^ Дантас, Гаутам; Кульман, Брайан; Каллендер, Дэвид; Вонг, Мишель; Бейкер, Дэвид (2003), «Крупномасштабный тест компьютерного дизайна белков: сворачивание и стабильность девяти полностью переработанных глобулярных белков», Журнал молекулярной биологии, 332 (2): 449–60, CiteSeerX  10.1.1.66.8110, Дои:10.1016 / S0022-2836 (03) 00888-X, PMID  12948494.
  14. ^ Добсон, Н. Дантас, G; Бейкер, Д; Варани, Г. (2006), "Структурная проверка высокого разрешения вычислительной модернизации человеческого белка U1A", Структура, 14 (5): 847–56, Дои:10.1016 / j.str.2006.02.011, PMID  16698546.
  15. ^ Дантас, G; Corrent, C; Reichow, S; Havranek, J; Элетр, З; Изерн, N; Kuhlman, B; Варани, G; и другие. (2007), «Структурный и термодинамический анализ с высоким разрешением экстремальной стабилизации человеческой прокарбоксипептидазы с помощью компьютерного дизайна белка», Журнал молекулярной биологии, 366 (4): 1209–21, Дои:10.1016 / j.jmb.2006.11.080, ЧВК  3764424, PMID  17196978.

внешняя ссылка