Skaičiavimo modeliai numato žinomus paveldimų medžiagų apykaitos ligų biologinius žymenis

Mes visi esame unikalūs. Mūsų sveikatą lemia mums būdingi genetiniai skirtumai kartu su mūsų gyvenimo būdu ir aplinka, kurioje gyvename.

Ši unikali tapatybė reiškia, kad požiūris „visiems tinka“ nebėra priimtinas kaip geriausias būdas valdyti mūsų sveikatą. Reikia naujų „individualizuotų“ metodų, kurie padėtų geriau valdyti mūsų sveikatą ir nukreipti terapiją, kad būtų pasiekti optimalūs sveikatos rezultatai.

Sujungdami ir analizuodami informaciją apie mūsų genomą, su kita klinikine ir diagnostine informacija, galima nustatyti modelius, kurie gali padėti nustatyti mūsų individualią riziką susirgti liga, anksčiau aptikti ligą ir nustatyti efektyviausias priemones, padedančias pagerinti sveikatą, ar tai būtų vaistai, gyvenimo būdo pasirinkimas, ar net paprastus mitybos pakeitimus.

Tyrėjai, vadovauja prof. Ines Thiele, APC Microbiome Ireland SFI tyrimų centro vyriausiasis tyrėjas, kuris yra įsikūręs Airijos nacionaliniame universitete, Galvėjus, sukūrė viso kūno skaičiavimo modelius - Harvey ir Harvetta.

Šie virtualūs žmonės atspindi viso kūno metabolizmą, fiziologija, dieta ir žarnyno mikrobiomas. Šie nauji modeliai sėkmingai prognozuoja žinomus paveldimų medžiagų apykaitos ligų biologinius žymenis ir leidžia asmeniškai ištirti galimą metabolinę sąveiką tarp žmonių ir jų žarnyno mikrobiomų.

Tikslumas, arba suasmeninti, medicina reikalauja realistiškumo, mechanistiniai skaičiavimo modeliai, atspindintys kiekvieno žmogaus fiziologiją atspindinčio žmogaus sudėtingumą, mitybos įpročiai, metabolizmą ir mikrobiomas. Molekulinė biologija leido puikiai suprasti žmogaus ląstelių „dalių sąrašą“, tačiau išlieka sudėtinga integruoti šias dalis į virtualų visą žmogaus kūną.

„Virtual Human Physiome“ projektas sukūrė išsamius skaičiavimo modelius apie žmogaus organų anatomiją ir fiziologiją, tačiau dar turi būti susijęs su molekulinio lygio procesais ir jų pagrindiniais genų tinklais, baltymai, ir biocheminės reakcijos.

Profesoriaus Thiele komanda įveikė šį iššūkį ir sukūrė pirmąjį visą kūną, konkrečiai lyčiai, organų sprendžiami žmogaus metabolizmo skaičiavimo modeliai, kurie mechaniškai sujungia anatomiją ir fiziologiją su molekulinio lygio medžiagų apykaitos procesais. Jų tyrimas šiandien paskelbtas prestižiniame žurnale „Molecular Systems Biology“.

Harvey ir Harvetta yra virtualūs vyrų ir moterų metabolizmo modeliai, atitinkamai, remiantis literatūra ir duomenimis apie žmogaus metabolizmą, anatomija ir fiziologija, taip pat biocheminiai, metabolominiai ir proteominiai duomenys.

Jie yra anatomiškai susiję kaip viso kūno medžiagų apykaitos modeliai, sudaro daugiau nei 80, 000 biocheminių reakcijų, paskirstytų 26 organuose ir 6 tipų kraujo ląstelėse. Be to, jie gali būti išplėsti, įtraukiant žarnyno mikrobų metabolizmą. Šie unikalūs modeliai leidžia sukurti individualius viso kūno medžiagų apykaitos modelius, naudojant asmens fiziologines, genominis, biocheminius ir mikrobiomos duomenis.

Viso kūno metabolizmo modelis

Suasmenintų viso kūno medžiagų apykaitos modelių kūrimas yra tarpdalykinė pastanga. Norint sukurti viso kūno metabolizmo modelius, reikėjo sukurti naujus algoritmus ir programinę įrangą, skirtą suvaržymu pagrįstam aukštų matmenų biocheminių tinklų modeliavimui.

Viso kūno modelis sukuriamas pradedant anatomiškai tarpusavyje susijusių bendrų žmogaus metabolizmo rekonstrukcijų rinkiniu. "

Ronanas Flemingas, Studijos bendraautorius ir docentas, Leideno akademinis vaistų tyrimų centras, Leideno universitetas

„Šio juodraščio modelio matmenys viršijo 300 tūkst. kuris buvo sumažintas iki maždaug 80 tūkstančių konkrečioms organams būdingų reakcijų, naudojant efektyvius algoritmus ir didelio našumo skaičiavimo priemones.

„Harvey ir Harvetta pradės naują erą priežastinių šeimininkų ir mikrobiomų santykių tyrimams ir labai paspartins tikslinių mitybos ir mikrobų intervencijos strategijų kūrimą“,-sakė profesorius Inesas Thiele. kurie vadovauja tyrimui.

"Šie modeliai galėtų pagreitinti įžvalgas apie būdus, susijusius su lytims būdingų ligų vystymusi ir progresavimu. Be to, dėka galimybės individualizuoti viso kūno medžiagų apykaitos modelius pagal klinikinius, fiziologinis, ir omikos duomenys, jie yra reikšmingas žingsnis siekiant suasmeninti, numatomas mitybos ir vaistų intervencijų bei toksiškumo vaistams modeliavimas, kuri yra tiksliosios medicinos esmė “.

• Naujos įžvalgos apie tai, kaip parenterinės aliejaus emulsijos užkerta kelią kepenų ligoms neišnešiotiems kūdikiams
• Mokslininkai nustato ryšį tarp insulto sukeltų smegenų kraujagyslių anomalijų ir žarnyno bakterijų