Biologi i Silico

Datorer som kan efterlikna livet har länge varit föremål för sci-fi-mardrömmar - tänk The Terminator eller 2001 års HAL 9000. Men för forskare som kämpar för att förstå enorma mängder ny biologisk data och för läkemedelsföretag som är angelägna om att sänka kostnaderna och påskynda utvecklingen , att ha korrekta datorsimuleringar av levande system är fortfarande en dröm. För att förverkliga den drömmen vänder de sig till inom silicobiologin och bygger datormodeller av de invecklade processer som äger rum inuti celler, organ och till och med människor. Det slutliga målet: en hel organism modellerad i kisel, vilket gör det möjligt för forskare att testa nya terapier ungefär som ingenjörer flyger nya flygplansdesigner på superdatorer.



som vann kriget i Afghanistan

I mer än ett decennium har läkemedelskemister försökt göra läkemedelsupptäckten mer rationell genom att använda datorer för att simulera hur till exempel en ny läkemedelsmolekyl binder till en receptor. Men dagens datormodeller går långt utöver det och drar nytta av data från områden som sträcker sig från genomsekvensering till kliniska prövningar för att titta på hur ett potentiellt läkemedel påverkar hela biologiska system. Att skapa en virtuell cell eller, ännu bättre, en virtuell hjärtpatient är fortfarande ett pågående arbete, men även tidiga modeller kan börja sätta stopp för den enorma kostnaden för att utveckla nya läkemedel.

Ett slut på Alzheimers?

Den här historien var en del av vårt marsnummer 2001





  • Se resten av frågan
  • Prenumerera

Enligt industrisiffror tar det i genomsnitt 500 miljoner dollar och 15 år att använda traditionella metoder att utveckla och testa ett läkemedel; i silico-teknologier skulle kunna spara minst 200 miljoner dollar och två till tre år per läkemedel, enligt en färsk rapport från PricewaterhouseCoopers. En anledning är att drogtestningsprocessen - under vilken en förening studeras på djur och sedan på människor - är långt ifrån effektiv. Enligt statistik från U.S. Food and Drug Administration misslyckas försök på människor för 70 till 75 procent av de läkemedel som kommer in i dem. Vissa försök misslyckas bara för att dosen är fel.

på plats urban ordbok

För att få fram hur ineffektivt ett sådant försök och misstag kan vara, gör Thomas Paterson, chief scientific officer för Menlo Park, CA-baserade Entelos, denna jämförelse: Om Boeing utvecklade flygplan på det sätt som läkemedelsindustrin utvecklar läkemedel, skulle de utveckla 10 mycket olika flygplan, flyga dem, och det som inte kraschade skulle vara det de säljer till United Airlines. Så företag som Entelos och Princeton, NJs Physiome Sciences utvecklar datormodeller som kan användas både för att identifiera molekylära mål för nya läkemedel och även för att simulera kliniska prövningar. Till exempel använder den Leverkusen, Tyskland-baserade läkemedelsjätten Bayer en av Entelos modeller för att utvärdera ett potentiellt läkemedel för astmatiker, testa en mängd olika patienttyper och behandlingsregimer på datorn.

Internet kan bli ett avgörande verktyg för att utveckla sådana modeller, vilket gör det möjligt för forskare att samarbeta runt om i världen. Så Physiome har samarbetat med Bioengineering Research Group vid Nya Zeelands University of Auckland för att utveckla ett datorspråk med öppen standard för biologisk modellering. Det språket, som kallas cellML, är tillgängligt på www.cellml.org . Tanken, säger Physiomes vicepresident Thomas Colatsky, är att forskare ska kunna bygga modeller i ett gemensamt format och dela dessa modeller via webben.



Ändå tror många att det är för tidigt för drogforskare att börja släppa sina laboratorieråttor fria. Leslie Loew, medlem av cellMLs rådgivande styrelse och chef för Center for Biomedical Imaging Technology vid University of Connecticut Health Center, har gjort sin egen modellverktygssats tillgänglig på webben: den virtuella cellen, kl. www.nrcam.uchc.edu . Inom fem år, förutspår Loew, kommer modelleringsprogramvara att vara ett rutinmässigt, kanske oumbärligt, verktyg för alla som försöker förstå hur celler fungerar. Men Loew varnar, det kommer fortfarande att ta många år att bygga kompletta, mycket exakta modeller av hela celler, än mindre organ eller hela organismer. Och bioinformatikprofessor Masaru Tomita, vars grupp vid Keio University i Fujisawa, Japan, har lagt sin E-Cell-simuleringsprogramvara på webben kl. www.e-cell.org-godkänner . Medan E-Cell syftar till att modellera hela celler och, så småningom, interaktioner mellan ett dussin eller färre celler, säger Tomita att modellering av allt mer komplext skulle vara ett helt annat bollspel.

Dölj

Faktisk Teknik

Kategori

Okategoriserad

Teknologi

Bioteknik

Teknisk Policy

Klimatförändring

Människor Och Teknik

Silicon Valley

Datoranvändning

Mit News Tidningen

Artificiell Intelligens

Plats

Smarta Städer

Blockchain

Huvudartikel

Alumnprofil

Alumnikoppling

Mit News-Funktion

1865

Min Syn

77 Mass Ave

Möt Författaren

Profiler I Generositet

Ses På Campus

Alumnbrev

Nyheter

Tidningen Mit News

Val 2020

Med Index

Under Kupolen

Brandslang

Oändliga Berättelser

Pandemic Technology Project

Från Presidenten

Cover Story

Fotogalleri

Rekommenderas