in silico

W przypadku innych zastosowań zobacz In silico (ujednoznacznienie) .
Las syntetycznych piramidalnych dendrytów generowanych in silico przy użyciu praw rozgałęzień neuronów Cajala

W biologii i innych naukach eksperymentalnych eksperyment in silico to taki przeprowadzany na komputerze lub za pomocą symulacji komputerowej . Wyrażenie to pseudo-łaciński oznacza „w krzemie” (poprawna łacina : in silicio ), odnoszące się do krzemu w chipach komputerowych. Został ukuty w 1987 roku jako aluzja do łacińskich zwrotów in vivo , in vitro i in situ , które są powszechnie używane w biologii (zwłaszcza w biologii systemów) ). Te ostatnie zwroty odnoszą się odpowiednio do eksperymentów przeprowadzanych na żywych organizmach, poza żywymi organizmami oraz tam, gdzie występują w przyrodzie.

Historia

Najwcześniejsze znane użycie tego wyrażenia zostało użyte przez Christophera Langtona do opisania sztucznego życia w ogłoszeniu warsztatów na ten temat w Centrum Badań Nieliniowych w Los Alamos National Laboratory w 1987 r. Wyrażenie in silico zostało po raz pierwszy użyte do scharakteryzowania biologicznego eksperymenty przeprowadzone w całości na komputerze w 1989 roku, w warsztacie „Cellular Automata: Theory and Applications” w Los Alamos w Nowym Meksyku, przez Pedro Miramontesa, matematyka z National Autonomous University of Mexico (UNAM), prezentując raport „ DNA i ograniczenia fizykochemiczne RNA , automaty komórkowe i ewolucja molekularna ”. Praca została później przedstawiona przez Miramontesa jako jego rozprawa doktorska .

In silico zostało użyte w białych księgach napisanych w celu wsparcia tworzenia programów genomu bakteryjnego przez Komisję Wspólnoty Europejskiej. Pierwszy cytowany artykuł, w którym in silico , został napisany przez francuski zespół w 1991 r. Pierwszy wymieniony rozdział książki, w którym pojawia się in silico , został napisany przez Hansa B. Sieburga w 1990 r. I zaprezentowany podczas Letniej Szkoły Systemów Złożonych w Instytucie Santa Fe.

Wyrażenie in silico pierwotnie odnosiło się tylko do symulacji komputerowych, które modelowały procesy naturalne lub laboratoryjne (we wszystkich naukach przyrodniczych) i nie odnosiło się ogólnie do obliczeń wykonywanych przez komputer.

Odkrywanie narkotyków za pomocą wirtualnych badań przesiewowych

Główny artykuł: wirtualny pokaz

Uważa się, że badania in silico w medycynie mogą przyspieszyć tempo odkryć, jednocześnie zmniejszając potrzebę kosztownej pracy laboratoryjnej i badań klinicznych. Jednym ze sposobów osiągnięcia tego celu jest skuteczniejsze wytwarzanie i badanie kandydatów na leki. Na przykład w 2010 r., używając algorytmu dokowania białek EADock (patrz Dokowanie białka z ligandem ), naukowcy odkryli potencjalne inhibitory enzymu związanego z aktywnością nowotworową in silico . Później wykazano, że pięćdziesiąt procent cząsteczek jest aktywnymi inhibitorami in vitro . Podejście to różni się od stosowania drogich wysokowydajnych badań przesiewowych (HTS) robotyczne laboratoria do fizycznego testowania tysięcy różnych związków dziennie, często z oczekiwanym wskaźnikiem trafień rzędu 1% lub mniej, przy jeszcze mniejszej liczbie spodziewanych prawdziwych tropów po dalszych testach (patrz odkrywanie leków ) .

Na przykład technikę tę wykorzystano do badania zmiany przeznaczenia leku w celu poszukiwania potencjalnych lekarstw na COVID-19 (SARS-CoV-2).

modele komórkowe

Podjęto wysiłki w celu ustanowienia komputerowych modeli zachowania komórek. Na przykład w 2007 r. naukowcy opracowali model gruźlicy in silico, aby pomóc w odkrywaniu leków, z główną korzyścią polegającą na tym, że jest on szybszy niż symulowane w czasie rzeczywistym tempo wzrostu, umożliwiając obserwację interesujących zjawisk w ciągu minut, a nie miesięcy. Można znaleźć więcej prac, które koncentrują się na modelowaniu określonego procesu komórkowego, takiego jak cykl wzrostu Caulobacter crescentus .

Wysiłki te są dalekie od dokładnego, w pełni przewidywalnego modelu komputerowego całego zachowania komórki. Ograniczenia w zrozumieniu dynamiki molekularnej i biologii komórki oraz brak dostępnej mocy obliczeniowej komputera wymuszają duże uproszczenia założeń, które ograniczają użyteczność obecnych in silico modeli komórkowych.

Genetyka

Cyfrowe sekwencje genetyczne uzyskane z sekwencjonowania DNA mogą być przechowywane w bazach danych sekwencji , analizowane (patrz Analiza sekwencji ), cyfrowo zmieniane lub używane jako szablony do tworzenia nowego rzeczywistego DNA przy użyciu sztucznej syntezy genów .

Inne przykłady

Technologie modelowania komputerowego in silico zostały również zastosowane w:

Zobacz też

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=In_silico&oldid=1127330906 ”