Een nieuw programma bij het Nationale Instituut van Allergie en doelstellingen de Besmettelijke van Ziekten (NIAID) de complexe biochemische netwerken beter om te begrijpen die de interactie tussen besmettelijke organismen en de menselijke of dierlijke cellen regelen die zij hebben besmet.
Het Programma in Immunologie van Systemen en Besmettelijke Ziekte die (PSIIM) de Modelleren zal een krachtige nieuwe benadering genoemd computersystemenbiologie aanwenden om een dieper inzicht in te ontwikkelen hoe de ziekteverwekkers ziekte veroorzaken en hoe het immuunsysteem aan hen antwoordt.
Het „Begrip van de ontmoedigende ingewikkeldheid van biologische systemen is de grootste uitdaging en bij de scherp-rand van wetenschap in de 21ste eeuw,“ zegt NIH Directeur Elias A. Zerhouni, M.D. de „Verwezenlijking van dit programma zal hier het intramurale onderzoeksprogramma over de campus NIH.“ versterken
De rijkdom van informatie over het menselijke genoom wordt verzameld heeft de laatste jaren veel van de genen geïdentificeerd, proteïnen en andere molecules betrokken bij diverse biologische systemen dat. Maar het begrip van hoe deze stukken samenwerken om het complexe fysiologische en pathologische gedrag van cellen en organismen te veroorzaken wordt niet goed begrepen. Het doel van PSIIM, die een component van de Afdeling van NIAID van Intramuraal Onderzoek (DIR) onder de leiding van immunoloog Ronald N. Germain is, M.D., Ph.D., is een manier te creëren om te vragen hoe de gehele systemen van molecules, cellen en weefsels tijdens een immune reactie op elkaar inwerken of wanneer geconfronteerd met een besmettelijke agent.
Het „idee van PSIIM,“ zegt NIAID Directeur Anthony S. Fauci, M.D., „is systemenbiologie te gebruiken om wetenschappers toe te staan om zeer grote vragen te stellen zij niet volledig zelfs een paar jaar kunnen kunnen hebben richten geleden -: zoals hoe de besmettelijke organismen menselijke cellen, hoe de toxine binnenvallen zij van het oorzakencel en weefsel vernietiging veroorzaken en hoe deze ziekteverwekkers vermijden of de immune reactie.“ manipuleren
„Zodra wij deze interactie begrijpen, kunnen wij strategische besluiten over nemen hoe te zich in besmettelijke ziektepathologie te mengen of hoe te om immune reacties op betere strijd te leiden zegt de besmettingen,“ DIR Directeur Kathryn C. Zoon, Ph.D. toevoegen, die dat dit nieuwe inzicht als uitgangspunt voor het ontwerp van nieuwe drugs kan dienen om ziekten of de ontwikkeling van nieuwe vaccins te behandelen.
Door computermodellen van complexe moleculaire interactienetwerken te creëren, zullen de onderzoekers PSIIM de biologie van cellen, weefsels en, uiteindelijk, organismen kunnen simuleren. Het programma zal overzichts ook experimentele benaderingen gebruiken om te bepalen hoe deze simulaties dicht echt gedrag voorspellen. Aangezien de modellen verbeteren, zouden de wetenschappers de capaciteit moeten bereiken om te voorspellen hoe de drugs en andere acties een cel of een organisme zullen beïnvloeden en of dergelijke behandelingen door de gastheer zullen worden getolereerd terwijl zij de besmettelijke agent bestrijden. Hoewel de meeste studies met minder gevaarlijke ziekteverwekkers zullen worden uitgevoerd, zullen de speciale faciliteiten in het nieuwe Young Centrum van C.W. Bill voor Biodefense en de Nieuwe Besmettelijke Ziekten bij NIH wetenschappers PSIIM toelaten om dergelijke vragen met microben te onderzoeken die ziekten zoals bloedzweer, giftige vormen van griep, tularemie en plaag veroorzaken. Het programma zal samenwerking tussen onderzoekers NIAID en andere wetenschappers van zowel binnen als buiten NIH in inspanningen aanmoedigen besmettelijke ziekten en het immuunsysteem beter om te begrijpen.
De sluitsteen van het Psiim- onderzoekproject is een softwarepakket genoemd Simmune, die biologen toelaat om vele types van biologische systemen te modelleren. Gecreeerd door NIAID wetenschapper Martin Meier-Schellersheim, Ph.D., en zijn collega's, staat de software een wetenschapper toe om een eenvoudige grafische interface om de interactie tussen individuele molecules in een groot netwerk gemakkelijk te bepalen, of het gedrag van cellen in antwoord op externe signalen te gebruiken. Zodra een wetenschapper kwantitatieve die informatie invoert door laboratoriummetingen wordt verkregen, kan Simmune het gedrag van het gehele signalerende netwerk of van een volledige cel dan simuleren. De software doet dit door automatisch een wiskundig model te creëren die speciale vergelijkingen impliceren en dan deze vergelijkingen voor de specifieke voorwaarden oplossen de gebruiker in het programma inging.