In silico

In silico je fraza koja potiče iz 1989, kao aluzija na latinske izreke in vivo, in vitro i in situ, koje se uobičajeno koriste u biologiji, a odnose se na eksperimente na živim jedinkama van i unutar organizma, odnosno i kako su nađeni in natura.

Virtualno otkrivanje lekova

Smatra se da in silico istraživanja u medicini imaju potencijal da ubrzaju stopu otkrića, a smanjuju potrebu za skupim laboratorijskim radom i kliničkim ispitivanjima. Jedan od načina da se to postigne je za proizvodnju i efikasnije snimanja osobina kandidata za lek. U 2010. godini, na primer, pomoću algoritma za proteinsko dokovanje EADock, istraživači su in silico otkrili potencijalne inhibitore enzima povezanih sa aktivnošću raka. Za znatan procenat tih molekula je kasnije pokazano da mogu biti aktivni inhibitori i in vitro.^[1]^[2] Ovaj pristup se razlikuje od upotrebe robotskih laboratorija visokopropusnog skrininga (HTS) za fizičko testiranje stotina hiljada različitih jedinjenja dnevno, često sa očekivanom najvišom stopom aktivnih molekula od 0,1% ili manje.

Modeli ćelije

Učinjeni su napori da se uspostave računarski modeli ponašanja ćelija. Na primer, u 2007. godini istraživači su razvili in silico model tuberkuloze za pomoć u otkrivanju leka. Primarna prednost ovog modela je da je znatno brži od stvarnog eksperimenta u realnom vremenu, što omogućava da se pojave od interesa mora uočiti u toku nekoliko minuta, umesto nakon više meseci.^[3] Više podataka je dostupno iz radova sa fokus na modelovanju određenog ćelijskog procesa, kao što je ciklus rasta Caulobacter crescentus.^[4]

Ovi napori su u kategoriji koja obuhvata proračune koji su daleko od egzaktnih, potpuno predvidivih, računarskih modela ponašanja cele ćelije. Ograničenja u razumevanju molekulske dinamike i citologije, kao i odsustvo dostupne moći i snage računarske obrade, uslovljavaju velika pojednostavljenja pretpostavki što ograničava korisnost sadašnjih in silico ćelijskih modela.

Genetika

Sekvence nukleinskih kiselina, tj. digitalne genetičke sekvence DNK mogu biti pohranjene u bazama podataka sekvenci i digitalno analizirani, i/ili se koriste kao šabloni za kreiranje novih stvarnih DNK sintezom veštačkih gena.

Drugi primeri

In silico tehnologija kompjuterskog modelovanja se primenjuje u nisu oblasti:

analiza celih ćelija prokariotskih i eukariotskih domaćina npr. Escherichia coli, Bacillus subtilis, kvasci, CHO ili ljudske ćelijske linije:
razvoj i optimiranje bioprocesa, npr. prinosa proizvoda;
simulacija onkoloških kliničkih ispitivanja iskorištavanjem grid computerske infrastrukture, kao što je Europska Grid infrastruktura, za poboljšanje performansi i efikasnosti simulacija
analiza, interpretacija i vizualizacije heterolognih skupova podataka iz različitih izvora, npr. genomskih, transcriptomskih ili proteomskih podataka;
dizajn proteina, u kojem je primjer je RosettaDesign, softverski paket u aktivnom razvoju i besplatan za akademsku upotrebu, koji je imao široku i uspešnu upotrebu.^[5]^[6]^[7]^[8]^[9] RosettaDesign je dostupan preko web servera.^[10]

Vidi još

Reference

^ Röhrig U. F. et al. (2010): Rational design of indoleamine 2,3-dioxygenase Inhibitors. Journal of Medicinal Chemistry, 53: 1172–1189. doi = 10.1021/jm9014718 | issue = 3 | pmid = 20055453.
^ Ludwig Institute for Cancer Research (2010): New computational tool for cancer treatment. ScienceDaily, http://www.sciencedaily.com/releases/2010/01/100129151756.htm
^ University Of Surrey. June 25, 2007. In Silico Cell For TB Drug Discovery. ScienceDaily. Retrieved February 12, 2010.
^ Li, S; Brazhnik, P; Sobral, B; Tyson, JJ (2009). „Temporal Controls of the Asymmetric Cell Division Cycle in Caulobacter crescentus”. PLoS Comput Biol. 5 (8): e1000463. doi:10.1371/journal.pcbi.1000463.
^ Athanaileas, Theodoros; et al. (2011). „Exploiting grid technologies for the simulation of clinical trials: the paradigm of in silico radiation oncology”. Simulation: Transactions of The Society for Modeling and Simulation International. Sage Publications. 87 (10): 893—910. doi:10.1177/0037549710375437.
^ Liu, Y; Kuhlman, B (jul 2006), „RosettaDesign server for protein design”, Nucleic Acids Research, 34 (Web Server issue): W235—8, PMC 1538902 , PMID 16845000, doi:10.1093/nar/gkl163
^ Dantas, Gautam; Kuhlman, Brian; Callender, David; Wong, Michelle; Baker, David (2003), „A Large Scale Test of Computational Protein Design: Folding and Stability of Nine Completely Redesigned Globular Proteins”, Journal of Molecular Biology, 332 (2): 449, PMID 12948494, doi:10.1016/S0022-2836(03)00888-X.
^ Dobson, N; Dantas, G; Baker, D; Varani, G (2006), „High-Resolution Structural Validation of the Computational Redesign of Human U1A Protein”, Structure, 14 (5): 847, PMID 16698546, doi:10.1016/j.str.2006.02.011.
^ Dantas, G; Corrent, C; Reichow, S; Havranek, J; Eletr, Z; Isern, N; Kuhlman, B; Varani, G; et al. (2007), „High-resolution Structural and Thermodynamic Analysis of Extreme Stabilization of Human Procarboxypeptidase by Computational Protein Design”, Journal of Molecular Biology, 366 (4): 1209—21, PMC 3764424 , PMID 17196978, doi:10.1016/j.jmb.2006.11.080.
^ http://rosettadesign.med.unc.edu/

Spoljašnje veze

World Wide Words: In silico
CADASTER Архивирано на сајту Wayback Machine (30. март 2012) Seventh Framework Programme project
In Silico Biology. Journal of Biological Systems Modeling and Simulation Архивирано на сајту Wayback Machine (21. октобар 2020)
In Silico Pharmacology

[1] Röhrig U. F. et al. (2010): Rational design of indoleamine 2,3-dioxygenase Inhibitors. Journal of Medicinal Chemistry, 53: 1172–1189. doi = 10.1021/jm9014718 | issue = 3 | pmid = 20055453.

[2] Ludwig Institute for Cancer Research (2010): New computational tool for cancer treatment. ScienceDaily, http://www.sciencedaily.com/releases/2010/01/100129151756.htm

[3] University Of Surrey. June 25, 2007. In Silico Cell For TB Drug Discovery. ScienceDaily. Retrieved February 12, 2010.

[4] Li, S; Brazhnik, P; Sobral, B; Tyson, JJ (2009). „Temporal Controls of the Asymmetric Cell Division Cycle in Caulobacter crescentus”. PLoS Comput Biol. 5 (8): e1000463. doi:10.1371/journal.pcbi.1000463.

[5] Athanaileas, Theodoros; et al. (2011). „Exploiting grid technologies for the simulation of clinical trials: the paradigm of in silico radiation oncology”. Simulation: Transactions of The Society for Modeling and Simulation International. Sage Publications. 87 (10): 893—910. doi:10.1177/0037549710375437.

[6] Liu, Y; Kuhlman, B (jul 2006), „RosettaDesign server for protein design”, Nucleic Acids Research, 34 (Web Server issue): W235—8, PMC 1538902 , PMID 16845000, doi:10.1093/nar/gkl163

[7] Dantas, Gautam; Kuhlman, Brian; Callender, David; Wong, Michelle; Baker, David (2003), „A Large Scale Test of Computational Protein Design: Folding and Stability of Nine Completely Redesigned Globular Proteins”, Journal of Molecular Biology, 332 (2): 449, PMID 12948494, doi:10.1016/S0022-2836(03)00888-X.

[8] Dobson, N; Dantas, G; Baker, D; Varani, G (2006), „High-Resolution Structural Validation of the Computational Redesign of Human U1A Protein”, Structure, 14 (5): 847, PMID 16698546, doi:10.1016/j.str.2006.02.011.

[9] Dantas, G; Corrent, C; Reichow, S; Havranek, J; Eletr, Z; Isern, N; Kuhlman, B; Varani, G; et al. (2007), „High-resolution Structural and Thermodynamic Analysis of Extreme Stabilization of Human Procarboxypeptidase by Computational Protein Design”, Journal of Molecular Biology, 366 (4): 1209—21, PMC 3764424 , PMID 17196978, doi:10.1016/j.jmb.2006.11.080.

[10] ttp://rosettadesign.med.unc.edu/

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]