SimBiology
Modellieren, simulieren und analysieren Sie biologische Systeme
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SimBiology® bietet Apps und Programmiertools zur Modellierung, Simulation und Analyse dynamischer Systeme mit einem Schwerpunkt auf quantitativer Systempharmakologie (QSP), physiologiebasierter Pharmakokinetik (PBPK) und pharmakokinetischen/pharmakodynamischen (PK/PD) Anwendungen. Modelle können interaktiv mit Hilfe des SimBiology Blockdiagrammeditors oder programmatisch mit Hilfe von MATLAB® Sprache erstellt werden. Sie können Ihre Modelle von Grund auf neu erstellen, als SBML-formatierte Dateien importieren oder sie auf den in SimBiology bereitgestellten Modellbeispielen basieren.
SimBiology bietet eine Vielzahl von Techniken zur Analyse ODE-basierter Modelle mit verschiedenen Komplexitätsgraden und Größen. Es lassen sich Simulationen zur Bewertung der Machbarkeit des Ziels ausführen, Vorhersagen zu Medikamentenwirksamkeit und -sicherheit treffen und optimale Dosierungsstrategien ermitteln. Sie haben die Möglichkeit, mittels lokaler und globaler Sensitivitätsanalysen wichtige Pfade und Parameter zu identifizieren sowie anhand von Parameterdurchläufen die biologische Variabilität zu beurteilen. Zur Abschätzung von Parametern können Sie Daten mittels nicht linearer Regression und nicht linearen Mixed-Effects-Methoden anpassen sowie eine kompartimentfreie Analyse (NCA) durchführen.
Ein Treffpunkt für Wissenschaftler*innen, die mit SimBiology und MATLAB an der Modellierung in QSP, PBPK, und PK/PD arbeiten.
Entwickeln Sie mit dem SimBiology Model Builder Modelle der quantitativen Systempharmakologie (QSP), physiologiebasierten Pharmakokinetik (PBPK) oder pharmakokinetische/pharmakodynamische (PK/PD) Systeme so einfach wie auf einem Stück Papier.
Verwenden Sie den Blockdiagrammeditor per Drag-and-Drop oder entwickeln Sie QSP-, PBPK- oder PK/PD-Modelle programmatisch. Importieren Sie bereits vorhandene Modelle aus SBML-Dateien (Systems Biology Markup Language).
Verwenden Sie Modellvarianten, um Parameterwertemengen oder Anfangsbedingungen zu speichern, die sich von der Grundkonfiguration des Modells unterscheiden. Nutzen Sie diese Modellvarianten, um virtuelle Patienten, Wirkstoffkandidaten, alternative Szenarien und Was-wäre-wenn-Hypothesen zu simulieren, ohne mehrere Kopien Ihres Basismodells zu erstellen.
Definieren und bewerten Sie Dosierungsstrategien. Beurteilen Sie die Vorteile von Kombinationstherapien und bestimmen Sie optimale Dosierungsstrategien, indem Sie Dosierungspläne für unterschiedliche therapeutische Ansatzpunkte kombinieren.
Simulieren Sie mit SimBiology Model Analyzer oder programmatischen Tools das dynamische Verhalten Ihres Modells mithilfe einer Vielfalt unterschiedlicher deterministischer und stochastischer Simulationsmethoden.
Wählen Sie eine der zahlreichen deterministischen Simulationsmethoden aus, einschließlich der MATLAB ODE-Solver und der SUNDIALS-Solver, oder wählen Sie eine der stochastischen Simulationsmethoden, einschließlich des stochastischen Simulationsalgorithmus (SSA), des expliziten Tau-Leaping und des impliziten Tau-Leaping.
Wählen Sie die Einheiten, die für Ihr Modell am besten geeignet sind; geben Sie beispielsweise die Dosierung in Milligramm an, die Wirkstoffkonzentration in Nanogramm/Milliliter und das Plasmavolumen in Liter. SimBiology rechnet alle Mengenangaben Ihres Modells und Ihrer Daten in ein einheitliches Einheitssystem um.
Beschleunigen Sie Simulationen großer Modelle oder Monte-Carlo-Simulationen, indem Sie Modelle in kompilierten C Code umwandeln. Verbessern Sie die Leistung zusätzlich, indem sie Simulationen mit der Parallel Computing Toolbox™ auf mehrere Rechenkerne, Cluster oder Cloud-Computing-Ressourcen aufteilen.
Berechnen Sie pharmakokinetische Parameter eines Wirkstoffs aus Zeitverlaufsmessungen von Wirkstoffkonzentrationen, ohne Annahmen über Kompartimentierung zu treffen. Führen Sie für einzelne oder mehrere Dosierungen kompartimentfreie Analysen von Experiment- und Simulationsdaten durch, die auf Mehrfachstichproben oder auf populationsbezogene Studien mit spärlichen Stichproben (Sparse sampling) basieren.
Schätzen Sie Parameter mithilfe lokaler oder globaler Schätzungsmethoden und berechnen Sie Konfidenzintervalle für Parameter und Modellvorhersagen. Passen Sie jede Gruppe unabhängig an, um gruppenspezifische Schätzungen zu erzeugen, oder passen Sie alle Gruppen gleichzeitig an, um eine einzelne Wertemenge zu schätzen.
Verwenden Sie NLME-Methoden, um Populationsdaten mithilfe von Stochastic Approximation of Expectation-Maximization (SAEM), First-Order Conditional Estimate (FOCE), First-Order Estimate (FO), linearer Mixed-Effects-Approximation (LME) oder begrenzter LME-Approximation anzupassen.
Erstellen Sie Analyseprogramme mir integrierten Analyseschritten der SimBiology Model Analyzer-App. Verwenden Sie Schieberegler, um die Auswirkungen variierter Parameter oder Dosierungspläne auf die Modellergebnisse interaktiv zu untersuchen.
Untersuchen Sie mittels einer lokalen oder globalen Sensitivitätsanalyse die Wirkung variierter Modellmengen auf die Modellreaktion. Mit der globalen Sensitivitätsanalyse können Sie ermitteln, welche Modelleingaben die Modellreaktion in einer bestimmten Parametergruppe verstärken, und dadurch eine fundierte Strategie zur Parameterschätzung festlegen.
Verwenden Sie SimBiology programmatisch mit MATLAB-Scripts, um Analysen zu automatisieren und benutzerdefinierte Analysen zu erstellen. Außerdem können Sie über die Community bereitgestellte Tools als Add-ons verwenden, um individuell gestaltete Analysen Ihres SimBiology-Modells durchzuführen, wie beispielsweise Simulationen virtueller Populationen.
Erstellen Sie Anwendungen zur Modelluntersuchung mit App Designer und bündeln Sie diese mit dem MATLAB Compiler. Machen Sie SimBiology Simulationen ihren Mitarbeitern zugänglich, die keinen Zugang zu MATLAB und SimBiology haben, ohne Modellierungsdetaills bekanntgeben zu müssen.
Erstellen Sie Apps mit App Designer, bündeln Sie diese mit MATLAB Compiler™ und hosten Sie diese Apps mit MATLAB Web App Server™. Ihre Endbenutzer können dann mit einem Browser auf die Web-Apps zugreifen und sie ausführen, ohne weitere Software installieren zu müssen.