A számítási modellek megjósolják az öröklött anyagcsere -betegségek ismert biomarkereit

Mi mind egyediek vagyunk. Egészségünket a bennünk rejlő genetikai különbségek határozzák meg, valamint az életmódunk és a környezet, amelyben élünk.

Ez az egyedülálló identitás azt jelenti, hogy az „egy méret mindenkire” megközelítést már nem fogadják el egyéni egészségünk kezelésének legjobb módszereként. Szükség van új "személyre szabott" megközelítésekre az egészségünk jobb kezelése és a terápiák célzása érdekében az optimális egészségügyi eredmények elérése érdekében.

A genomunkra vonatkozó információk kombinálásával és elemzésével egyéb klinikai és diagnosztikai információkkal, olyan mintákat lehet azonosítani, amelyek segíthetnek meghatározni a betegség kialakulásának egyéni kockázatát, hamarabb felismeri a betegséget, és meghatározza a leghatékonyabb beavatkozásokat az egészség javítása érdekében, legyenek azok gyógyszerek, életmódválasztás, vagy akár az étrend egyszerű megváltoztatása.

Kutatók, Ines Thiele professzor vezetésével, az APC Microbiome Ireland SFI Research Center vezető kutatója, aki az Ír Nemzeti Egyetemen dolgozik, Galway, egész testre kiterjedő számítási modelleket dolgoztak ki - Harvey és Harvetta.

Ezek a virtuális emberek az egész test anyagcseréjét képviselik, fiziológia, étrend és a bél mikrobióma. Ezek az új modellek sikeresen megjósolják az öröklött anyagcsere -betegségek ismert biomarkereit, és lehetővé teszik az emberek és a bél mikrobiómák közötti lehetséges metabolikus kölcsönhatások személyes szintű feltárását.

Pontosság, vagy személyre szabott, az orvostudománynak reálisnak kell lennie, mechanikus számítási modellek, amelyek megragadják az ember összetettségét, reprezentálva az egyén fiziológiáját, étkezési szokások, anyagcsere és mikrobiomák. A molekuláris biológia nagyszerű betekintést nyújtott az emberi sejtek „alkatrészlistájába”, de továbbra is kihívás ezeket a részeket egy virtuális egész emberi testbe integrálni.

A Virtual Human Physiome projekt átfogó számítási modelleket hozott létre az emberi szervek anatómiájáról és fiziológiájáról, de még nem kapcsolódik a molekuláris szintű folyamatokhoz és azok mögöttes génhálózataihoz, fehérjék, és biokémiai reakciók.

Thiele professzor csapata megoldotta ezt a kihívást, hogy kifejlessze az első egész testet, nemre jellemző, az emberi anyagcsere szervi felbontású számítási modelljei, amelyek mechanikusan összekapcsolják az anatómiát és a fiziológiát molekuláris szintű anyagcsere -folyamatokkal. Tanulmányukat ma a rangos Molecular Systems Biology folyóiratban teszik közzé.

Harvey és Harvetta virtuális férfi és női emberi anyagcsere -modellek, illetőleg, irodalomból és az emberi anyagcserére vonatkozó adatokból épül fel, anatómia és fiziológia, valamint biokémiai, metabolomikus és proteomikai adatok.

Anatómiailag összekapcsolódnak, mint egész test metabolikus modelljei, több mint 80, 000 biokémiai reakció 26 szervben és 6 típusú vérsejtben. Ráadásul, kibővíthetők a bél mikrobiális anyagcseréjével. Ezek az egyedülálló modellek lehetővé teszik a személyre szabott, egész testre kiterjedő anyagcsere-modellek létrehozását az egyén fiziológiai, genomikus, biokémiai és mikrobiológiai adatok.

Az egész test metabolikus modellje

Személyre szabott teljes test metabolikus modellek létrehozása interdiszciplináris erőfeszítés. A teljes testű anyagcsere-modellek kifejlesztéséhez új algoritmusok és szoftverek kifejlesztésére volt szükség a nagy dimenziós biokémiai hálózatok kényszer-alapú modellezésére.

Az egész test modelljét az emberi anyagcsere anatómiailag összekapcsolt generikus rekonstrukcióinak sorozatával kezdjük. "

Ronan Fleming, A tanulmány társszerzője és adjunktusa, Leideni Kábítószer -kutató Akadémiai Központ, Leideni Egyetem

"Ennek a vázlatmodellnek több mint 300 ezer mérete volt, amelyet ezután hatékony algoritmusok és nagy teljesítményű számítási eszközök segítségével megközelítőleg 80 ezer szervspecifikus reakcióra bontottak le. "

"Harvey és Harvetta új korszakot nyitnak az ok-okozati gazdaszervezet-mikrobiom kapcsolatok kutatására, és nagyban felgyorsítják a célzott étrendi és mikrobiális beavatkozási stratégiák kifejlesztését"-mondta Ines Thiele, akik a kutatást vezetik.

"Ezek a modellek felgyorsíthatják a betekintést a nemi specifikus betegségek kialakulásának és progressziójának útjaiba. Sőt, köszönhetően annak a képességnek, hogy a test egészére kiterjedő metabolikus modelleket személyre szabják klinikai fiziológiai, és omics adatok, jelentős lépést jelentenek a személyre szabás felé, az étrendi és gyógyszeres beavatkozások, valamint a gyógyszer toxicitás prediktív modellezése, ami a precíziós orvoslás középpontjában áll. "

• Új betekintés abba, hogy a parenterális olajos emulziók hogyan akadályozzák meg a májbetegséget koraszülötteknél
• A kutatók összefüggést találnak a stroke-hoz kapcsolódó agyi erek rendellenessége és a bélbaktériumok között