Вот логическая последовательность этапов моделирования: 1) Мы решили создать лекарство для лечения новой болезни. Изучаем свойства заболевания, молекулярные и клеточные механизмы,…
Вот логическая последовательность этапов моделирования: 1) Мы решили создать лекарство для лечения новой болезни. Изучаем свойства заболевания, молекулярные и клеточные механизмы, взаимодействие компонентов. 2) Выбираем компьютерную программу для имитации поведения биологических систем. 3) Моделируем взаимодействия между молекулами и возможными действующими веществами. 4) Проверяем эффект молекул будущего лекарства на клетках в виртуальной среде. 5) Анализируем эффективность и безопасность препарата на основе данных компьютерного моделирования. 6) Определяем результат эксперимента, презентуем формулу лекарства. 7) Проверяем эффект молекул будущего лекарства на клетках в естественных условиях. Какой это пример моделирования
Краткий ответ: Это пример многоуровневого (многоступенчатого) моделирования в рамках разработки лекарства: так называемое вычислительное (in silico) проектирование лекарства с последующей экспериментальной валидацией на клеточных системах и в условиях организма (in vitro и/или in vivo).
Пояснение по шагам в контексте моделирования
Изучение свойств заболевания и его механизмов — создание концептуальной модели болезни. Здесь формируются гипотезы о том, как болезнь развивается на молекулярном и клеточном уровнях.
Выбор компьютерной программы/методики для имитации поведения биологических систем — решение о том, какие вычислительные подходы применяются: молекулярное моделирование, динамика частиц, сетевые модели, система-уровневые модели и т.д.
Моделирование взаимодействий между молекулами и потенциальными действующими веществами — в этом этапе используются методы вроде молекулярного докинга, расчетов энергии связывания, моделирования конформаций и взаимодействий между белками, лигандами и другими молекулами.
Проверка эффекта молекул будущего лекарства на клетках в виртуальной среде — создание виртуальных клеточных/клеточно-организменных моделей, чтобы увидеть, как предполагаемое вещество влияет на биологические процессы в виде симуляций.
Анализ эффективности и безопасности на основе данных компьютерного моделирования — оценка порогов эффективности, фармакодинамических и токсикологических характеристик на основе полученных моделевых данных.
Определение результата эксперимента, презентация формулы лекарства — выводы о предпочтительных молекулах/структурах и их предполагаемом механизме действия; формулирование концепции кандидата на лекарство.
Проверка эффекта молекул будущего лекарства на клетках в естественных условиях — переход к экспериментальной валидации: тесты на клетках в реальных условиях, затем возможно на моделях организма (in vivo) в дальнейшем. Это переход от виртуальных моделей к реальным экспериментам.
Ключевые термины, чтобы ориентироваться:
- In silico (вычислительное моделирование): моделирование и анализ на компьютере.
- In vitro (в пробирке, в клетке): эксперименты на клетках/биоматериалах вне живого организма.
- In vivo (в живом организме): эксперименты на целых организмах.
Итого: это пример многоступенчатого моделирования в фармакологии и биоинформатике, где сначала выполняется вычислительное моделирование и молекулярное проектирование, затем — клеточные модели и в дальнейшем — экспериментальная валидация в условиях организма.
