211service.com
Biologija Silico
Kompiuteriai, galintys imituoti gyvybę, jau seniai buvo mokslinės fantastikos košmarai – pagalvokite apie „Terminatorių“ arba „HAL 9000“ 2001 m. Tačiau mokslininkams, kurie stengiasi suprasti didžiulius kiekius naujų biologinių duomenų, ir vaistų kompanijoms, norinčioms sumažinti išlaidas ir paspartinti plėtrą. Tikslus gyvų sistemų kompiuterinis modeliavimas vis dar yra svajonė. Kad ši svajonė išsipildytų, jie kreipiasi į in silico biologiją, kuria kompiuterinius sudėtingų procesų, vykstančių ląstelėse, organuose ir net žmonėse, modelius. Galutinis tikslas: visas organizmas, sumodeliuotas silicyje, leidžiantis tyrėjams išbandyti naujus gydymo būdus taip, kaip inžinieriai skraido naujos konstrukcijos lėktuvus superkompiuteriais.
Jau daugiau nei dešimtmetį medicinos chemikai bandė padaryti vaistų atradimą racionalesnį, naudodamiesi kompiuteriais, kad imituotų, kaip, pavyzdžiui, nauja vaisto molekulė jungiasi prie receptoriaus. Tačiau šiandieniniai kompiuteriniai modeliai yra kur kas daugiau nei tai, pasinaudojant duomenimis iš sričių, pradedant genomo sekos nustatymu ir baigiant klinikiniais tyrimais, siekiant išsiaiškinti, kaip galimas vaistas veikia visas biologines sistemas. Sukurti virtualią ląstelę arba, dar geriau, virtualų širdies pacientą, vis dar vyksta darbas, tačiau net ankstyvieji modeliai gali sumažinti milžiniškas naujų vaistų kūrimo išlaidas.
Ši istorija buvo mūsų 2001 m. kovo mėnesio numerio dalis
- Žr. likusią numerio dalį
- Prenumeruoti
Remiantis pramonės duomenimis, naudojant tradicinius metodus, sukurti ir išbandyti vaistą užtrunka vidutiniškai 500 mln. USD ir 15 metų; Remiantis naujausia „PricewaterhouseCoopers“ ataskaita, „in silico“ technologijos gali sutaupyti mažiausiai 200 mln. USD ir nuo dviejų iki trejų metų vienam vaistui. Viena iš priežasčių yra ta, kad vaistų testavimo procesas, kurio metu junginys tiriamas su gyvūnais, o paskui su žmonėmis, yra toli gražu neveiksmingas. Remiantis JAV maisto ir vaistų administracijos statistika, bandymai su žmonėmis žlunga 70–75 procentams į juos patenkančių vaistų. Kai kurie bandymai nepavyksta tik todėl, kad dozė neteisinga.
Norėdamas įsitikinti, koks neveiksmingas gali būti toks bandymų ir klaidų metodas, Tomas Patersonas, Kalifornijoje įsikūrusio Enteloso valstijos Menlo Parko vyriausiasis mokslinis pareigūnas, pateikia tokį palyginimą: jei „Boeing“ sukurtų orlaivius taip, kaip farmacijos pramonė kuria vaistus, jie sukurkite 10 labai skirtingų orlaivių, skriskite jais, o tą, kuris nesudužtų, jie parduos „United Airlines“. Taigi įmonės, tokios kaip Entelos ir Princeton, NJ's Physiome Sciences kuria kompiuterinius modelius, kurie gali būti naudojami tiek naujų vaistų molekuliniams tikslams nustatyti, tiek klinikiniams tyrimams imituoti. Pavyzdžiui, Leverkuzeno mieste (Vokietijoje) įsikūrusi farmacijos milžinė „Bayer“ naudoja vieną iš „Entelos“ modelių, kad įvertintų galimą vaistą nuo astmos, kompiuteriu išbandydama įvairius pacientų tipus ir gydymo režimus.
Internetas gali tapti svarbia priemone kuriant tokius modelius, leidžiančius mokslininkams bendradarbiauti visame pasaulyje. Taigi „Physiome“ bendradarbiauja su Bioinžinerijos tyrimų grupe Naujosios Zelandijos Oklando universitete, kad sukurtų atviro standarto kompiuterinę biologinio modeliavimo kalbą. Šią kalbą, vadinamą cellML, galite rasti adresu www.cellml.org . „Physiome“ vykdomasis viceprezidentas Thomas Colatsky sako, kad idėja yra ta, kad mokslininkai galės kurti modelius įprastu formatu ir dalytis šiais modeliais per žiniatinklį.
Vis dėlto daugelis mano, kad vaistų tyrėjams per anksti pradėti paleisti savo laboratorines žiurkes. Leslie Loew, cellML patariamosios tarybos narys ir Konektikuto universiteto sveikatos centro Biomedicininės vaizdų technologijos centro direktorius, sukūrė savo modeliavimo įrankių rinkinį, prieinamą internete: virtualią ląstelę, adresu www.nrcam.uchc.edu . Loew prognozuoja, kad per penkerius metus modeliavimo programinė įranga taps įprasta, galbūt nepakeičiama priemone kiekvienam, kuris nori suprasti, kaip veikia ląstelės. Tačiau, perspėja Loew, vis tiek prireiks daug metų, kol bus sukurti išbaigti, labai tikslūs ištisų ląstelių modeliai, jau nekalbant apie organus ar ištisus organizmus. Bioinformatikos profesorius Masaru Tomita, kurio grupė Keio universitete Fujisavoje, Japonijoje, savo E-Cell modeliavimo programinę įrangą paskelbė internete. www.e-cell.org-sutinka . Nors E-Cell siekia modeliuoti visas ląsteles ir, galiausiai, keliolikos ar mažiau ląstelių sąveiką, Tomita sako, kad sudėtingesnių dalykų modeliavimas būtų visiškai kitoks žaidimas su kamuoliu.