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Modélisation numérique en biologie du développement

Des modèles de calcul de plus en plus sont employés pour aviser des études scientifiques, pour améliorer notre compréhension des systèmes complexes, et pour développer des traitements et des technologies neufs. Cet article discutera l'application de la modélisation numérique à l'inducteur de la biologie du développement.

modélisation numériqueCrédit d'image : Tavarius/Shutterstock.com

Quelle est modélisation numérique ?

La modélisation numérique est l'utilisation des mathématiques, de la physique, et de l'informatique de produire les modèles complexes et dynamiques des systèmes basés sur les points d'informations multiples. L'accroissement de la technologie caractéristique-sourcilleuse sophistiquée telle que les détecteurs portables et les matériels médicaux Internet-branchés a en partie été responsable de l'accroissement récent de l'inducteur.

La modélisation numérique a été appliquée à plusieurs inducteurs comprenant la prévision météorologique, la simulation de vol, et les simulations de séisme, ainsi que les sciences biologiques. Les modèles de calcul en service aujourd'hui peuvent fournir des caractéristiques sur un système biologique aux niveaux multiples. Ce type de modélisation est connu comme modélisation de multiscale.

Dans un modèle de calcul, des milliers de simulations peuvent être faits fonctionner. En faisant fonctionner ces simulations, les scientifiques recensent la poignée de laboratoire expérimente nécessaire pour résoudre le problème. Ceci a plusieurs avantages, y compris réduire de manière significative le coût d'études et, dans le cas de la recherche biologique, réduisant l'utilisation des modèles animaux, un enjeu éthique hautement controversé.

Il y a plusieurs voies de l'informatique et de biologie interactive. La bio-informatique se rapporte à la modélisation de l'ordinateur et à la simulation des procédés biologiques. La bio-informatique est employée pour développer les systèmes qui automatiquement managent et analysent des caractéristiques biologiques. Calculer biologique étudie comment les techniques biologiques peuvent faciliter en résolvant des problèmes de calcul.

Application de la modélisation numérique à la biologie du développement

La biologie du développement se rapporte à l'étude de la façon dont les organismes, particulièrement végétaux et animaux, se développent et se développent. Elle entoure plusieurs procédés biologiques, y compris la différenciation cellulaire, la régénération, la reproduction asexuelle, la métamorphose, et l'accroissement et la différenciation de cellule souche.

Prise comme exemple l'organisme multicellulaire lui-même : c'est un système dynamique où les deux valeurs des variables de condition ainsi que de l'ensemble de variables de condition changent au fil du temps. Des systèmes multicellulaires sont composés de différentes lignées cellulaires toutes qui se développent et qui régénèrent continuellement au-dessus de la vie de l'organisme. Ceci est réglé par un procédé complexe de prolifération cellulaire, de différenciation, et de mouvement de précurseur. Chaque écaille dynamique est déterminée par l'activité collective des entités à l'écaille ci-dessous.

Quand une cellule de mère se divise, elle produit deux cellules de descendant. Une fois que la cellule de mère se divise, la topologie entière du système est réglée. Des liens entre la cellule de mère et le reste de l'organisme sont enlevés, des liens sont produits entre les cellules de descendant, ainsi qu'insérés entre les cellules de descendant et le reste de l'organisme. Ainsi, un grand réseau des cellules interconnectées est graduellement produit. Ceci se produit continuellement au-dessus de la vie de l'organisme.

Il y a beaucoup d'autres procédés biologiques qui tombent sous la protection de la biologie du développement, avec chacun aussi complexe que le reste. Des modes du développement dans des systèmes biologiques peuvent être affectés par un nombre important de facteurs comprenant les génétiques et environnementaux.

Il est dû à cette complexité que la modélisation numérique (également connue sous le nom d'in silico études) de plus en plus est utilisé par des chercheurs. Tandis que trop nombreux pour mentionner dans un article, ces modèles fournissent à des scientifiques l'analyse inestimable des systèmes de développement dans les organismes.

Utilisant la bio-informatique pour étudier le contrôle embryonnaire de destin de cellule souche

Pluripotency se réfère à la capacité des cellules individuelles de provoquer toutes les lignées de cellules dans un organisme mature. Tandis que passager et restreint seulement à quelques cellules epiblast dans l'embryon mammifère, il est mis à jour in vitro par les cellules souche embryonnaires (ESCs). L'exposition de la base moléculaire et la compréhension du procédé du pluripotency dans ces cellules est concernée croissant aux sciences médicales modernes.

Il y a quelques facteurs dans le pluripotency qui sont des sujets centraux dans la recherche de cellule souche : comment on le met à jour dans ESCs, comment il est détruit pendant le cahier des charges de lignée, et comment il est réintroduit pour se produire les cellules souche pluripotent neuves sont certains d'entre eux. Une multitude d'études de calcul a été publiée ces dernières années à côté d'in vitro conventionnel et in vivo des expériences.

L'application complémentaire des méthodologies de calcul est de plus en plus importante pour la compréhension précise et la description des comportements et des interactions complexes. Les approches de modélisation numérique peuvent définir la dynamique et la structure des réseaux de réglementation de gène, par exemple. Cependant, l'évaluation des études exige des soins, car les différentes structures codent assimilé ou les mêmes rôles biologiques. L'analyse du réseau est aussi importante que l'identification de structure.

C'est juste une application en biologie du développement que la modélisation numérique a été employée dedans. Il y a beaucoup plus d'exemples de son utilisation dans le domaine.

En conclusion

La modélisation numérique a principalement changé la voie dont les scientifiques recueillent des caractéristiques pour des tests cliniques et pour fournir la connaissance des systèmes biologiques et des procédés. Car la technologie de saisie de données s'améliore, l'inducteur de la bio-informatique deviendra plus sophistiqué à l'avenir et demeurera vraisemblablement sur le tranchant de la biologie du développement pour les décennies à venir.

Sources

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Last Updated: Apr 14, 2021

Reginald Davey

Written by

Reginald Davey

Reg Davey is a freelance copywriter and editor based in Nottingham in the United Kingdom. Writing for News Medical represents the coming together of various interests and fields he has been interested and involved in over the years, including Microbiology, Biomedical Sciences, and Environmental Science.

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